中國青年報客戶端上海3月11日電（中青報·中青網記者 王燁捷）今天，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心辛秀芳研究團隊在國際頂尖學術期刊《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問題。研究結果指出，植物兩大類免疫通路PTI和ETI并不是獨立發(fā)揮功能，而是存在相互放大的協(xié)同作用，從而保障植物在應對病原菌的入侵時能夠輸出持久且強烈的免疫響應，該研究為人們重新認識和理解植物免疫提供了重要理論依據。

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

辛秀芳團隊的工作，就是研究植物如何在與病原菌的長期博弈中，進化出了免疫系統(tǒng)？植物的免疫系統(tǒng)又是具體如何工作的？以此來為植物病蟲害的防治貢獻新策略。

目前學術界已知的是，植物能夠通過細胞膜表面的受體蛋白識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），來抵抗病原菌的入侵。而作為對策，成功入侵的病原菌會通過向植物細胞內分泌一類毒性蛋白，從而反過來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”，植物會通過細胞內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）激活更強烈的免疫反應來抵抗病原菌的攻擊。

PTI和ETI這兩層免疫系統(tǒng)過去在學界，通常被作為兩個獨立平行的免疫分支，科學家們分別尋找兩個通路中的重要元件及其如何調控植物的防御反應。但PTI和ETI這兩層免疫系統(tǒng)之間的關系一直以來尚不清楚，這也成為了植物免疫領域尚待解決的重要科學問題之一。

辛秀芳團隊的研究，填補了這一研究領域的空白。

團隊研究發(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)相對于ETI免疫系統(tǒng)不可或缺。研究進一步發(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，尤其是在調控活性氧的產生方面起有重要作用。活性氧作為能夠直接殺死病原菌的分子及放大植物其它免疫事件的信號，對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)通過精密地分工合作來實現(xiàn)活性氧的大量產生，其中ETI免疫系統(tǒng)負責增強活性氧合成酶RBOHD蛋白的表達，而PTI免疫系統(tǒng)促進RBOHD蛋白完全激活，二者缺一不可。這一精巧的合作機制能夠保障植物在面臨病原菌的侵染時，快速準確地輸出足夠的免疫響應，同時在植物面臨不同微生物（如非致病或致病力弱的微生物）時，避免過度的免疫輸出，從而確保植物平衡生長和環(huán)境脅迫的抗性反應。

這項研究還發(fā)現(xiàn)植物的ETI免疫系統(tǒng)可以通過增強PTI免疫系統(tǒng)中核心蛋白組分的表達，從而放大PTI免疫系統(tǒng)，誘導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，為植物在應對病原菌入侵時激發(fā)強烈而持久的免疫反應提供了有力保障。

值得注意的是，出生于1985年的辛秀芳是中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心最年輕的課題組長。她于2017年8月，通過中國科學院-英國約翰·英納斯中心新植物和微生物科學聯(lián)合研究中心的渠道被作為優(yōu)秀海歸人才引進，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了植物不同免疫系統(tǒng)間的親密關系，建立了新的植物免疫系統(tǒng)架構模型，而且為后續(xù)通過整合植物雙層免疫系統(tǒng)來培育優(yōu)良持久抗病的農作物品種提供了新思路。

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