西北农林科技大学（723）生命学院韦革宏团队揭示根瘤菌3MST通过过硫化修饰宿主RbohB维持氧化还原稳态并促进大豆共生结瘤的分子机制

近日，作物抗逆与高效生产国家重点实验室韦革宏教授团队陈娟课题组在《Molecular Plant》杂志发表了题为：“Persulfidation of host NADPH oxidase RbohB by rhizobial 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase maintains redox homeostasis and promotes symbiotic nodulation in soybean“的研究论文。该研究首次揭示了根瘤菌3-巯基丙酮酸硫转移酶（3MST）通过对宿主NADPH氧化酶 RbohB的Cys791位点进行过硫化修饰，抑制其活性并维持根瘤中的氧化还原稳态，从而促进大豆根瘤的形成与有效固氮。研究发现，3MST并非依赖于其H2S合成功能，而是通过直接的蛋白修饰作用在共生结瘤发育中发挥调控效应。该成果不仅揭示了一条“微生物-宿主”氧化还原信号通路的新机制，也为豆科作物高效固氮及农业可持续发展提供了新的理论依据和潜在分子靶点。

该研究发现根瘤菌3-巯基丙酮酸硫转移酶（3MST）是调控大豆结瘤和固氮效率的关键因子。Δ3MST突变株接种大豆后，表现为根毛卷曲与感染线形成受限、结瘤数量减少、固氮酶活性下降，并伴随活性氧（ROS）过量积累和氧化损伤；而外源添加H2S并不能恢复这一缺陷，表明3MST的功能不仅依赖于H2S产生，更在于其直接调控ROS稳态。进一步研究发现，3MST能够与宿主NADPH氧化酶RbohB相互作用，并在其Cys791位点发生过硫化修饰，从而降低NADPH氧化酶活性，防止ROS过量积累，使其维持在“既能促进侵染，又不引起氧化损伤”的最佳水平。分子实验证据表明，免疫共沉淀、双分子荧光互补及荧光素酶互补均验证了3MST与RbohB的互作，改良生物素开关法结合LC-MS/MS则鉴定了RbohB在Cys791位点的过硫化修饰。蛋白结构模拟显示，该修饰增强了两者结合并抑制NADPH氧化酶活性。遗传学结果进一步支持了这一机制：RbohB过表达植株结瘤与固氮受抑并伴随ROS升高，而RbohB干扰或Cys791位点突变则促进结瘤和固氮并降低ROS水平，这些效应在Δ3MST背景下依然存在。该研究提出了一条“3MST-RbohB-ROS-结瘤/固氮”的跨界调控通路，揭示了微生物通过蛋白质过硫化修饰精准调控宿主氧化还原平衡的新机制。这一发现不仅深化了对豆科植物–根瘤菌互作的理解，也为利用微生物学资源和分子育种提高作物固氮效率、减少化肥依赖提供了新的理论基础和实践前景。

韦革宏教授和陈娟副教授为论文通讯作者，博士生张卫勤为该论文第一作者，同课题组成员博士生刘武雨，硕士生王恺，程华平，已毕业博士生白晓丽参与了此项研究工作，香港浸会大学张建华教授给予了理论指导。该研究得到了国家自然科学基金联合基金项目、生物育种-国家科技重大专项及国家自然科学基金项目共同资助。

论文链接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(25)00319-3

编辑：张晴

终审：刘玉峰