我国科学家揭示植物免疫系统协同御敌新机制

仙仙

近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳研究团队在《自然》上发表最新研究成果，揭示了植物两大类免疫通路PTI和ETI并不是独立发挥功能，而是存在相互放大的协同作用，从而保障植物在应对病原菌入侵时能够输出持久且强烈的免疫响应。该研究为人们重新认识和理解植物免疫提供了重要理论依据。


植物在与病原菌长期“博弈”的过程中，进化出了免疫系统。研究人员发现第一层免疫系统PTI缺失的植物，也很大程度丧失了由第二层免疫系统ETI介导的植物抗病能力。这一现象表明，PTI免疫系统相对于ETI免疫系统不可或缺。进一步研究发现，第一层免疫系统对激活第二层免疫系统输出正常的免疫反应，尤其是在调控活性氧的产生方面起到重要作用。活性氧作为能够直接杀死病原菌的分子及放大植物其他免疫事件的信号，对植物抵抗病原菌入侵具有重要作用。


据论文通讯作者辛秀芳介绍，这项研究揭示了植物两层免疫系统通过精密的分工合作来实现活性氧的大量产生，其中ETI免疫系统负责增强活性氧合成酶RBOHD蛋白的表达，而PTI免疫系统促进RBOHD蛋白完全激活，二者缺一不可。这一精巧的合作机制保障植物在面临病原菌侵染时，快速准确地输出足够的免疫响应，同时在植物面临不同微生物时，避免过度免疫输出，从而确保植物平衡生长和环境胁迫的抗性反应。


有趣的是，这项研究还发现植物的ETI免疫系统可以通过增强PTI免疫系统中核心蛋白组分的表达，放大PTI免疫系统，诱导其更加持久的免疫输出。因此，PTI和ETI两大免疫系统相辅相成，为植物在应对病原菌入侵时激发强烈而持久的免疫反应提供了有力保障。


专家表示，这项研究成果不仅揭开了植物不同免疫系统间的亲密关系，建立了新的植物免疫系统架构模型，而且为后续通过整合植物双层免疫系统培育优良持久抗病的农作物品种提供了新思路。（黄辛 许俐）