中國(guó)青年報(bào)客戶端上海3月11日電（中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 王燁捷）今天，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)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表最新研究成果，揭示了植物免疫系統(tǒng)第一層PTI如何協(xié)同第二層ETI共同御敵的重要科學(xué)問(wèn)題。研究結(jié)果指出，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(duì)病原菌的入侵時(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)。

近年來(lái)，世界范圍的主要作物都受到了病蟲害的威脅。以我國(guó)老百姓最為熟知的水稻為例，近年來(lái)廣受稻瘟病、稻曲病的困擾，在這種病癥的流行年份，水稻一般減產(chǎn)10-20%，重的達(dá)40-50%，局部田塊甚至顆粒無(wú)收。2020年9月15日，稻瘟病被中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》。

辛秀芳團(tuán)隊(duì)的工作，就是研究植物如何在與病原菌的長(zhǎng)期博弈中，進(jìn)化出了免疫系統(tǒng)？植物的免疫系統(tǒng)又是具體如何工作的？以此來(lái)為植物病蟲害的防治貢獻(xiàn)新策略。

目前學(xué)術(shù)界已知的是，植物能夠通過(guò)細(xì)胞膜表面的受體蛋白識(shí)別病原菌所攜帶的一些分子，如鞭毛蛋白，從而激活植物的第一層免疫系統(tǒng)（稱為PTI），來(lái)抵抗病原菌的入侵。而作為對(duì)策，成功入侵的病原菌會(huì)通過(guò)向植物細(xì)胞內(nèi)分泌一類毒性蛋白，從而反過(guò)來(lái)攻擊植物的免疫系統(tǒng)，以利于其侵染植物。所謂“魔高一尺道高一丈”，植物會(huì)通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的另外一類受體蛋白感知病原菌的一些毒性蛋白，從而觸發(fā)植物的第二層免疫系統(tǒng)（稱為ETI）激活更強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)來(lái)抵抗病原菌的攻擊。

PTI和ETI這兩層免疫系統(tǒng)過(guò)去在學(xué)界，通常被作為兩個(gè)獨(dú)立平行的免疫分支，科學(xué)家們分別尋找兩個(gè)通路中的重要元件及其如何調(diào)控植物的防御反應(yīng)。但PTI和ETI這兩層免疫系統(tǒng)之間的關(guān)系一直以來(lái)尚不清楚，這也成為了植物免疫領(lǐng)域尚待解決的重要科學(xué)問(wèn)題之一。

辛秀芳團(tuán)隊(duì)的研究，填補(bǔ)了這一研究領(lǐng)域的空白。

團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)在第一層免疫系統(tǒng)PTI缺失的植物中，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)象表明植物的PTI免疫系統(tǒng)相對(duì)于ETI免疫系統(tǒng)不可或缺。研究進(jìn)一步發(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)生方面起有重要作用?；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)植物抵抗病原菌的入侵具有重要作用。該研究揭示了植物兩層免疫系統(tǒng)通過(guò)精密地分工合作來(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)制能夠保障植物在面臨病原菌的侵染時(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（如非致病或致病力弱的微生物）時(shí)，避免過(guò)度的免疫輸出，從而確保植物平衡生長(zhǎng)和環(huán)境脅迫的抗性反應(yīng)。

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)，從而放大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。

值得注意的是，出生于1985年的辛秀芳是中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心最年輕的課題組長(zhǎng)。她于2017年8月，通過(guò)中國(guó)科學(xué)院-英國(guó)約翰·英納斯中心新植物和微生物科學(xué)聯(lián)合研究中心的渠道被作為優(yōu)秀海歸人才引進(jìn)，并成立了自己的課題組。目前，辛秀芳課題組成員的平均年齡僅為25歲左右。

課題組本次的研究成果不僅揭開(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)來(lái)培育優(yōu)良持久抗病的農(nóng)作物品種提供了新思路。

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