日本奈良先端科學技術大學院大學先端科學技術研究科生物科學領域的安田盛貴助教、西條雄介教授等人的研究團隊，與國立研究開發法人理化學研究所環境資源科學研究中心、東京農業大學、埼玉大學聯合宣佈，成功揭示出了高濕度環境下植物與病原菌展開攻防的部分機制。利用擬南芥的研究發現，當溫度上升時分解保水調節激素「脫落酸（ABA）」的酶會被誘導表達，從而抑制有利於細菌生長的環境的形成。此外，還揭示了對抗該機制的細菌效應分子。該成果有望為氣候變遷時代的病害防治作出貢獻，相關成果已發表英國科學雜誌《Nature Communications》的2025年12月19日刊上。
圖1 高濕度環境下植物與病原菌爭奪葉片內水分的攻防戰（供圖：奈良先端科學技術大學院大學）
病原菌能否感染植物，除了取決於雙方關係外，更受周邊環境條件的影響。尤其在降雨等高濕度環境中，各類病害更易滋生。
高濕度環境會促進病原菌侵入葉片，細菌在葉片內部採取聚集周圍水分的「浸水」策略，從而營造出適宜增殖的環境。此時，病菌會向細胞內輸送名為效應子的蛋白質，通過干擾植物免疫及生理機能形成「浸水」狀態。另一方面，植物如何應對這一現象此前尚不明確。
因此，本次研究以擬南芥為對象，重點研究了高濕度環境下高表達的基因群。
研究結果發現，能夠分解ABA的酶CYP707A基因的表達會上升。ABA的積累會促使氣孔閉合，從而增加葉片含水量。
擬南芥體内存在4個編碼該酶的基因，其中CYP707A1和CYP707A3在高濕度環境下被誘導表達，從而降低ABA的積累量。
於是，研究人員利用使這些基因功能失活的突變體植物，驗證了其是否參與到抑制病原菌引發的浸水症狀。
結果發現，病原菌通過效應蛋白抑制植物CYP707A3的功能，從而誘發浸水。
隨後研究人員探究了該基因如何響應高濕度環境而被誘導表達。
結果顯示，隨著濕度升高，細胞內鈣離子濃度增加，轉錄因子CAMTA3進而誘導CYP707A3基因的表達。
由此，揭示了植物感知濕度變化並啟動防禦反應的機制。
此外，研究還發現病原菌中的效應子AvrPtoB通過CYP707A3介導抑制了植物對浸水環境的抗性。當AvrPtoB在植物體內表達時，原本在高濕度條件下誘發的CYP707A3基因表現受到顯著抑制，導致植物抗浸水力力下降。
安田助教表示：「本研究揭示，猶如人類在室內濕度升高時通過除濕防止黴菌滋生一樣，植物在高濕環境下也會通過開啟氣孔促進蒸散作用，以防止細菌在葉片內繁殖。由此可見，植物會通過調控多種生理功能來應對高濕度環境。這些響應機制被認為對植物適應高濕環境至關重要，但要理解其本質，必須闡明植物如何感知高濕度的詳細機制。今後，我們將繼續利用擬南芥深入解析高濕度感知機制，同時驗證水稻、番茄等農作物是否存在類似的抗病性，並致力於將研究成果應用於農業實務。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Communications
論文：Humidity-driven ABA depletion determines plant-pathogen competition for leaf water
DOI：10.1038/s41467-025-67469-y
