导读
1963年生于中国浙江宁波。他曾就读于浙江农业大学（现浙江大学），1982年获得学士学位，1985年获得植物保护硕士学位。他随后移居美国，在康奈尔大学学习，1991年获得植物病理学博士学位。在康奈尔大学进行博士后研究后，他于1993年在肯塔基大学任教，1995年转入密歇根州立大学。他是Howard Hughes Medical Institute(HHMI)研究员。于2015年当选美国科学院院士，目前是《PNAS》、《当代生物学》和《分子植物》等著名学术期刊的编委。130多篇学术论文在权威国际期刊上发表，被引用超过20,000次。从2014年到2018年，他们连续被选为汤森路透全球高度引用的科学家。他以在分子水平上研究植物病理学而闻名。何胜洋在中国一个种植水稻和棉花的村庄长大，离种植柑橘的地方很近。因此何胜洋对褐飞虱非常熟悉，它是一种全球重要的水稻害虫，同时何胜洋也很熟悉柑橘绿色化，一种由细菌韧皮部病原体引起的柑桔主要病害。他研究重点包括细菌效应蛋白、植物气孔的免疫功能，茉莉酸信号传导和最新的环境、病原菌协同调控植物免疫。下面依次论述：
1. 早期研究揭示了丁香科植物T3SS的分泌功能和部分超分子结构。最近发现丁香科植物效应蛋白的两个基本功能：（i）抑制植物免疫反应；（ii）产生含水质外体，细菌在受感染的植物叶片中繁殖（图1）。多年来，研究了许多不同的丁香科植物效应器（例如，AvrPto、HopAO1、HopZ1、HopM1、AvrE、HopO1-1）。旨在了解这些不同的效应子是如何促进疾病发展的，希望有一天，能够实现利用寄主植物突变体重建疾病易感性的具有挑战性的目标，这些突变体可以重现丁香科植物效应子的毒性活动。
多效性耐药（PDR）蛋白属于ATP结合盒（ABC）转运蛋白的超家族。AtPDR8，也称为PEN3，是拟南芥对非适应性白粉病真菌的渗透抗性所必需的。在真菌感染期间，质膜定位的PEN3集中在真菌进入部位，作为植物局部免疫反应的一部分。发现pen3突变体对细菌病原菌丁香假单胞菌的抗性受损。PstDC3000感染或用鞭毛蛋白衍生肽flg22处理后，可诱导PEN3绿色荧光蛋白的聚集。有趣的是，在最初诱导PEN3积累后，DC3000对PEN3的积累有抑制作用，而III型分泌缺陷突变体hrcC则没有。此外，丁香花属植物的转基因过表达DC3000效应器AvrPto足以抑制flg22对PEN3的聚集。番茄DC3000效应器缺失突变体表明，包括AvrPto在内的单个效应器似乎不足以在细菌传递时抑制PEN3的积累，这表明需要多个效应器的联合作用。III型效应子HopG1是病原体诱导肌动蛋白纤维结构改变和宿主疾病症状发展的必需因子。利用一系列病原体-效应子缺失结构，结合高分辨率显微镜，发现在拟南芥中，从Pst DC3000中缺失hopG1导致肌动蛋白束的减少和丝状排列密度的增加，这两者都与宿主疾病症状的发展相关。作为支持这一活动的机制，进一步证明HopG1效应器与拟南芥线粒体定位的驱动蛋白运动蛋白相互作用。驱动蛋白突变体植物在病原菌感染后症状减轻，并可辅以肌动蛋白修饰剂。植物不断受到病原体的攻击，因此，它们进化出逃避、逃避和防御病原体的机制。然而，目前还不清楚一种植物已经拥有了什么类型的防御机制来抵御一种尚未与植物共同进化的潜在病原体。通过对1041份拟南芥材料对叶部病原菌丁香假单胞菌（Pseudomonas syringaepv）的响应研究，对这一重要问题进行了全面的研究PstDC3000。使用各种已建立的方法，包括不同的接种技术、细菌突变株、过敏反应、水杨酸（SA）积累和活性氧生成的测定来表征相互作用。14份材料对pstdc3000感染有抗性。其中，2份材料具有表面抗性机制，6份表现为超敏反应，3份材料SA水平升高。有趣的是，在两份材料中发现了拟南芥对效应器AvrPto的识别系统，而HopAM1被发现调节PstDC3000抗性。综合研究对于在物种水平上理解自然抗病机制以及植物-病原菌相互作用的生态学和进化具有重要意义。
细菌和真菌主要通过向植物细胞分泌毒力“效应蛋白”和其他分子来致病，从而破坏免疫途径。至于以韧皮部为食的昆虫，它们用一种叫做针管的吹口，像一个微型注射器一样，刺穿韧皮部。一旦它们到达韧皮部，这些昆虫的行为就像细菌或真菌一样，它们向韧皮部细胞注入毒性蛋白质和可能的其他分子，据推测是为了关闭免疫反应和干扰其他宿主细胞过程。何胜洋认为植物想要做的最直接的事情之一可能是分离出入侵的病原体或病原体和昆虫传递的效应蛋白。韧皮部细胞是复杂的，由特殊的筛分细胞组成，这些细胞在植物内部形成一个连续的管道，用来运输光合产物，以及与筛分细胞相邻的伴生细胞。筛子细胞和伴生细胞之间有许多联系，通过分子和病原体可能通过的孔。这些特殊的毛孔可以被称为胼胝质的多糖或通过形成聚集体的蛋白质堵塞。在昆虫取食过程中，你首先看到的是胼胝质沉积，它可以堵塞这些毛孔。因此，堵塞韧皮部细胞孔在韧皮部防御中具有重要意义。当然，还有其他的防御反应，需要被发现和描述。这一领域快速发展的一个主要障碍是许多韧皮部病原体还不能培养。所以何胜洋认为关键的一个领域是找出如何培养这些病原体。其他技术进步可能包括开发韧皮部细胞特异性生物传感器，以发现病原体和昆虫原位攻击期间活韧皮部细胞中的真实情况，以及韧皮部细胞培养作为研究韧皮部与昆虫和病原体相互作用某些方面的工具。最后，单细胞测序可以告诉何胜洋在感染期间韧皮部细胞的整个转录组是如何变化的。何胜洋实验室的主要研究工作一直致力于研究迷人的植物-病原体/微生物群的相互作用以及环境条件如何影响它们。对于何胜洋实验室的新韧皮部-昆虫-病原体项目，何胜洋正在做两件事。一种是尝试合成基因组学来培养韧皮部细菌，并有可能允许任何其他类型的不可培养细菌在实验室中生长。用另一个CRISPR-CAS9找到另一个稻瘟病效应子的目标。何胜洋在张传喜教授实验室的合作者已经从昆虫唾液中鉴定出几种褐飞虱的关键效应因子。希望找到这些昆虫效应器在水稻中的寄主靶标，并编辑相应的水稻基因，使它们对褐飞虱不敏感。如果能在韧皮部细胞中找到易受昆虫和病原体侵袭的部位，就可以用化学方法或遗传方法修复它们。你能想象如果能阻止柑橘的绿色化吗？如果你能治愈水稻中的褐飞虱，那将改变水稻产量，并导致全球水稻产量的增加，而不必喷洒有害杀虫剂。病原体和昆虫也是宿主细胞基本生物学非常有用的探针，因为它们倾向于针对对宿主功能非常关键的蛋白质、RNA和DNA。所以，以韧皮部为食的昆虫和病原体可能是韧皮部生物学基础的很好的探针，我敢打赌在未来的十年里，这方面的研究也会非常有趣。
2. 植物气孔是陆生植物表面由成对的保卫细胞形成的微小气孔。发现植物气孔具有重要的免疫功能。特别是，气孔关闭对植物和人类致病细菌的反应（图2）。气孔保卫细胞可以通过模式识别受体（如鞭毛蛋白受体FLS2）来感知细菌，激活一个需要植物胁迫激素水杨酸的信号级联。气孔关闭对病原菌的信号转导途径尚不清楚。我们正在采取几种方法来增进对这一领域的了解。
3. 多年来，一直对紫丁香科植物产生的毒素感兴趣。冠状碱与植物激素茉莉酸有着惊人的结构相似性，茉莉酸在植物生长、发育和免疫中起重要作用，在细菌致病过程中对抗气孔和胞外体防御。几年前，用冠状碱作为分子探针来识别茉莉酸信号的关键调节器（如JAZ抑制剂）和JAZ-COI1茉莉酸受体复合物的成分（图2）。工作旨在深入了解茉莉酸信号传导途径，目的是通过改变这一途径来增强病原菌的抗性。
丁香假单胞菌系DC3000（PstDC3000）引起番茄细菌性斑点病。PstDC3000的致病性依赖于将毒力效应蛋白传递到宿主细胞的III型分泌系统和植物毒素coronatine（COR），后者被认为是模仿植物激素茉莉酸（JA）的作用。发现番茄的一个JA不敏感突变体（jai1）对COR无反应，对PstDC3000高度抗性，而JA生物合成缺陷的宿主基因型对PstDC3000的敏感性与野生型（WT）植物一样。用外源甲基JA（MeJA）处理野生植物，可以弥补COR产生中的细菌突变株的毒力缺陷，但不能弥补III型分泌系统缺陷的突变株的毒力缺陷。用cDNA微阵列分析宿主基因表达表明，COR通过Jai1诱导JA和伤口反应基因的大量表达，这些基因参与了对草食动物的防御。伴随着JA和伤口反应基因的诱导，III型分泌系统和COR抑制了PstDC3000感染WT植株的致病相关基因的表达。jai1植物对PstDC3000的抗性与pr基因高水平表达和JA/伤口反应基因表达降低有关。这些结果表明COR通过激活寄主的JA信号通路来促进细菌的毒力，并进一步表明，在敏感番茄植株中，III型分泌系统也可能通过靶向JA信号通路来改变宿主的防御。
番茄COI1与JAZ家族不同成员的相互作用对JA-Ile和结构相关的JA-共轭物高度特异，COR在促进这种相互作用方面比JA-Ile活性高出约1000倍。JA-Ile竞争COR与COI1-JAZ复合物的结合，证明COR和JA-Ile被同一受体识别。COR与COI1-JAZ复合物的结合需要COI1，并且由于COI1的假定配体结合囊中的点突变而严重受损。这些发现表明COI1是JA受体的关键成分，COR通过作为该受体系统的强效激动剂发挥其毒性作用。JA信号转导的一个关键步骤是由F-box蛋白COI1和JAZ转录抑制因子组成的共受体复合体的配体依赖性组装。这种受体复合物的组装导致蛋白酶体介导的JAZ抑制因子降解，JAZ抑制剂在静息状态下与MYC转录因子结合并抑制。虽然JA受体复合物被认为在细胞核内起作用，但这种受体复合体如何进入细胞核，以及茉莉酸盐信号传导的细胞生物学还不清楚。对两个JAZ抑制子JAZ1和JAZ9的C末端（包含保守的Jas基序）进行了突变分析，意外地发现JAZ1DeltaJas和JAZ9DeltaJas的不同亚细胞定位模式，这与JAZ1DeltaJas和JAZ9DeltaJas与MYC2的差异相互作用和体内不同的抑制因子活性有关。重要的是，与MYC2的物理相互作用似乎在JAZ1和JAZ9的核靶向性中发挥了积极作用，并且JAZ9在MYC2突变株中的核定位受到了损害。我们在Jas基序中发现了一个高度保守的精氨酸残基，该残基对于体内将MYC2相互作用，与JAZ9和JAZ9抑制因子功能的核定位相耦合至关重要。结果提供了一个模型来解释为什么一些JAZDeltaJas蛋白，而不是其他的，当在植物中过度表达时，具有结构性的JA不敏感性。这一结果也为同源转录抑制因子JAZ9在植物中的入核提供了证据。利用功能缺失突变来定义核心JA信号通路中的上位性相互作用，并研究MYC-TFs对拟南芥JA反应的贡献。jaz五倍突变体（jazQ）中的JA信号主要被阻断JA合成或感知的突变所消除。比较jazQ和jazQ-myc2-myc3-myc4八倍体突变体，验证了myc2/3/4在根系生长、叶绿素降解和对病原菌丁香假单胞菌的敏感性方面的已知功能。发现MYC-TFs同时控制了jazQ叶片对昆虫取食的抗性增强和限制了jazQ叶片的生长。上位性转录谱反映了这些表型，并进一步表明，三萜类生物合成和硫代葡萄糖苷分解代谢基因在jazQ中的上调独立于MYC-TFs。研究强调了基因上位性的效用，以解开JAZ-TF相互作用复杂性，并证明MYC-TFs对JAZ可抑制的转录层次（控制生长-防御平衡）起主要控制作用。
在JA受体的晶体结构和进化线索的指导下，成功地对JA受体进行了修饰，使其具有足够的内源性JA信号，但却大大降低了对COR的敏感性。表达这种修饰受体的转基因拟南芥不仅能繁殖，而且能维持较高的昆虫防御水平，同时也获得了抗COR产生病原体丁香假单胞菌pv的能力。研究结果提供了一个概念，宿主-靶向修饰可能是一个有前途的新方法来防止高度进化病原体的毒力作用。COI1-JAZ共受体复合物的激素依赖性形成导致JAZ抑制剂泛素化和蛋白酶体依赖性降解，并从转录抑制中释放MYC蛋白。JAZ蛋白抑制MYC转录因子的机制以及JAZ蛋白在没有激素的情况下是如何在抑制因子功能和在激素存在的情况下如何在共受体功能之间切换，仍然是个谜。他们发现拟南芥MYC3在与JAZ9抑制因子保守的Jas基序结合时发生了显著的构象变化。Jas基序，先前被证明以部分未缠绕的螺旋形式与激素结合，形成一个完整的α-螺旋，取代MYC3的氨基（N）端螺旋，成为MYCN-末端折叠的一个组成部分。在这个位置，Jas螺旋竞争性地抑制MYC3与转录介质复合物MED25亚单位的相互作用。结构和功能研究阐明了一个动态的分子开关机制，该机制控制主要植物激素途径的抑制和激活。我们在拟南芥（拟南芥）中发现，JAZ10的剪接变体（JAZ10.4）缺乏Jas基序，介导对JA的脱敏。蛋白-蛋白相互作用筛选鉴定出JAZ10.4互作蛋白：三种相关的基本螺旋-环-螺旋转录因子（MYC2、MYC3和MYC4）和共抑制子NINJA。与MYJA基序Z1.4的可转移结构域Z1.4的功能类似，它与NINJA基序Z1.4的末端结合功能类似。功能研究表明，JAZ10启动子JAZ10.4的表达补充了JAZ10突变体的JA超敏表型。此外，用JA处理这些互补植株，使JAZ10.4蛋白快速积累。我们的研究结果解释了JAZ10.4独特的结构域结构是如何将转录因子与共抑制复合物联系起来的，并提示了JAZ10 RNA前体的JAZ10诱导转录和选择性剪接是如何产生一个调节回路来减弱JA反应的。茉莉酸ZIM结构域（JAZ）转录抑制因子在植物JA信号转导中起着重要作用。JAZ蛋白的C端Jas基序与MYC转录因子结合，抑制JA信号传导。随着JA-Ile浓度的增加，Jas基序与JA-Ile和SCF（COI1）E3连接酶的COI1亚单位结合，介导JAZ抑制因子的泛素化和蛋白酶体降解，导致MYC转录因子的抑制解除。JA信号随后变得不敏感，部分原因是通过反馈诱导JAZ剪接变体，这些剪接变体缺少C-末端Jas基序，但包含N-末端的隐性MYC相互作用域（CMID）。CMID序列与Jas基序不同，不能招募SCF（COI1），使含有JAZ剪接变体的CMID在JA存在下积聚，并重新抑制MYC转录因子，作为重建信号稳态的一个组成部分。CMID抑制MYC转录因子的机制仍不清楚。这里我们描述了MYC3-CMID（JAZ10）配合物的晶体结构。与MYC3结合时形成单个连续螺旋的Jas基序不同，CMID采用环-螺旋-环-螺旋结构，与Jas结合槽和MYC3的Jas相互作用域的背面进行模块化相互作用。这种钳夹样的相互作用使CMID紧密结合MYC3并阻断MED25（介导辅激活复合物的一个亚单位）进入MYC3转录激活域，揭示了JAZ剪接变体使JA信号失敏的神秘机制。
4. 众所周知，温度和湿度会显著影响作物田间的疾病爆发。它们正在开发一种基于土壤的灵芝生物植物生长系统（称为“FlowPot”），能够研究土壤基质中的植物-微生物相互作用，无论是否存在内源性微生物组。通过进一步的优化，希望FlowPot-gnotobiotic系统在微生物和植物生物学相互作用的研究中可能会有广泛的应用。以前的研究强调免疫抑制是细菌致病的关键步骤。湿度依赖、病原体驱动的细胞间水间隙（质外体）的建立是叶面细菌感染的另一个重要步骤。细菌效应子，如丁香假单胞菌HopM1，可诱导水性质外体的建立，并在具有免疫缺陷拟南芥中在高湿度下足以将非致病的丁香假单胞菌转化为强致病菌。拟南芥四倍突变体即在HopM1的一个寄主靶点（AtMIN7）和模式触发免疫中存在缺陷的突变体，不仅可以用来重建细菌感染的基本特征，而且可以表现出叶面内生共生细菌群落的湿度依赖性不稳态。这些结果突出了一个新的概念框架来理解不同的叶面细菌相互作用。环境条件深刻地影响着植物病害的发展，然而，其潜在的分子基础还没有被很好地理解。他们发现高温显著增加拟南芥对丁香假单胞菌pv的敏感性。番茄PstDC3000独立于phyB/PIF热敏感途径。相反，温度升高会促进细菌效应蛋白向植物细胞转移，并导致ICS1介导的水杨酸（SA）生物合成的损失。全局转录组分析揭示了SA信号的一个主要温度敏感节点，影响了约60%的苯并噻二唑（BTH）调控基因，包括ICS1和典型SA标记基因PR1。值得注意的是，BTH在高温下能有效保护拟南芥不受PstDC3000感染，尽管ICS1和PR1表达缺失。我们的结果强调了在广泛研究的易感植物-病原菌相互作用的背景下，主要气候条件对温度、SA防御和中央细菌毒力系统功能之间神秘的分子相互作用的广泛影响。
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