近日，中國(guó)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(lèi)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(duì)病原菌入侵時(shí)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(shí)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(zhǎng)期“博弈”的過(guò)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(duì)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(duì)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?；钚匝踝鳛槟軌蛑苯託⑺啦≡姆肿蛹胺糯笾参锲渌庖呤录男盘?hào)，對(duì)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(guó)科學(xué)報(bào)》，這項(xiàng)研究揭示了植物兩層免疫系統(tǒng)通過(guò)精密的分工合作來(lái)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(shí)，快速準(zhǔn)確地輸出足夠的免疫響應(yīng)，同時(shí)在植物面臨不同微生物時(shí)，避免過(guò)度免疫輸出，從而確保植物平衡生長(zhǎng)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(guò)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(duì)病原菌入侵時(shí)激發(fā)強(qiáng)烈而持久的免疫反應(yīng)提供了有力保障。

專(zhuān)家表示，這項(xiàng)研究成果不僅揭開(kāi)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(guò)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