近日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心辛秀芳研究團(tuán)隊(duì)在《自然》上發(fā)表最新研究成果，揭示了植物兩大類免疫通路PTI和ETI并不是獨(dú)立發(fā)揮功能，而是存在相互放大的協(xié)同作用，從而保障植物在應(yīng)對病原菌入侵時能夠輸出持久且強(qiáng)烈的免疫響應(yīng)。該研究為人們重新認(rèn)識和理解植物免疫提供了重要理論依據(jù)。

植物在與病原菌長期“博弈”的過程中，進(jìn)化出了免疫系統(tǒng)。研究人員發(fā)現(xiàn)第一層免疫系統(tǒng)PTI缺失的植物，也很大程度喪失了由第二層免疫系統(tǒng)ETI介導(dǎo)的植物抗病能力。這一現(xiàn)象表明，PTI免疫系統(tǒng)相對于ETI免疫系統(tǒng)不可或缺。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，第一層免疫系統(tǒng)對激活第二層免疫系統(tǒng)輸出正常的免疫反應(yīng)，尤其是在調(diào)控活性氧的產(chǎn)生方面起到重要作用。活性氧作為能夠直接殺死病原菌的分子及放大植物其他免疫事件的信號，對植物抵抗病原菌入侵具有重要作用。

論文通訊作者辛秀芳告訴《中國科學(xué)報(bào)》，這項(xiàng)研究揭示了植物兩層免疫系統(tǒng)通過精密的分工合作來實(shí)現(xiàn)活性氧的大量產(chǎn)生，其中ETI免疫系統(tǒng)負(fù)責(zé)增強(qiáng)活性氧合成酶RBOHD蛋白的表達(dá)，而PTI免疫系統(tǒng)促進(jìn)RBOHD蛋白完全激活，二者缺一不可。這一精巧的合作機(jī)制保障植物在面臨病原菌侵染時，快速準(zhǔn)確地輸出足夠的免疫響應(yīng)，同時在植物面臨不同微生物時，避免過度免疫輸出，從而確保植物平衡生長和環(huán)境脅迫的抗性反應(yīng)。

有趣的是，這項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)植物的ETI免疫系統(tǒng)可以通過增強(qiáng)PTI免疫系統(tǒng)中核心蛋白組分的表達(dá)，放大PTI免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)其更加持久的免疫輸出。因此，PTI和ETI兩大免疫系統(tǒng)相輔相成，為植物在應(yīng)對病原菌入侵時激發(fā)強(qiáng)烈而持久的免疫反應(yīng)提供了有力保障。

專家表示，這項(xiàng)研究成果不僅揭開了植物不同免疫系統(tǒng)間的親密關(guān)系，建立了新的植物免疫系統(tǒng)架構(gòu)模型，而且為后續(xù)通過整合植物雙層免疫系統(tǒng)培育優(yōu)良持久抗病的農(nóng)作物品種提供了新思路。（黃辛 許俐）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03316-6