近日，植保学院孙广宇教授团队在钾营养调控免疫、促进植物抗病性机理方面取得新进展。相关研究以“Changes in planta K nutrient content altered the interaction pattern between Nicotiana benthamiana and Alternaria longipes”为题发表在《Plant, Cell & Environment》上。植保学院博士生杜友伟，刘广利和贾宏辰为该论文的共同第一作者，孙广宇教授和梁晓飞副教授为共同通讯作者。

钾营养元素作为一种植物体内大量元素影响植物生长发育，并在增强植物抗病能力方面发挥重要作用。合理利用钾肥可以增强作物对大量病原菌的抗性，如在充足钾（高钾）水平下苹果树对腐烂病菌的抗性达到近乎免疫的程度。然而，钾营养促进植物免疫以及影响植物-病原菌互作模式的机制尚不清楚。

该研究以烟草赤星病害体系为对象，解析了病原菌和植物在不同钾水平下的动态互作模式，发现在不同钾含量的植物中，植物和病原菌分别采用不同的策略相互斗争。在高钾条件下，烟草在受赤星病菌侵染时主要通过激活NLRs家族免疫蛋白NbRPM1, NbR1B23和NbNBS12的表达，提高病程相关蛋白表达、促进活性氧迸发和抗菌代谢物的合成积累，抑制病原菌的侵染和扩展。病原菌在侵染低钾烟草时，通过提高毒素相关基因的表达、调动分泌蛋白LKCSP与NbR1B23互作，抑制植物抗性；而在侵染高钾烟草时，则通过提高胞壁降解酶相关基因表达，并调动分泌蛋白HKCSP1、HKCSP2分别与NbRPM1和PR5互作，抑制植物抗病能力。二者斗争的结果是：在低钾下病原菌占据上风，成功侵染并严重致病，而在高钾下寄主植物完胜病原菌，抗病性显著增强、有效抵御病原菌危害。该研究发现钾元素提高植物免疫的新机制，并绘制了植物与病原菌在不同钾营养条件下相互斗争的新景观，为植物营养元素影响植物-病原物“军备竞赛”理论提供了新见解。

不同钾营养水平下植物-病原菌互作模式图

本研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金和国家苹果现代产业技术体系等项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14956