再获重要进展！85后中科院团队揭示植物免疫系统

　　中国青年报客户端上海3月11日电（中青报·中青网记者 王烨捷）今天，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国际顶尖学术期刊《自然》上发表最新研究成果，揭示了植物免疫系统第一层PTI如何协同第二层ETI共同御敌的重要科学问题。研究结果指出，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的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。

　　近年来，世界范围的主要作物都受到了病虫害的威胁。以我国老百姓最为熟知的水稻为例，近年来广受稻瘟病、稻曲病的困扰，在这种病症的流行年份，水稻一般减产10-20%，重的达40-50%，局部田块甚至颗粒无收。2020年9月15日，稻瘟病被中国农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。

　　辛秀芳团队的工作，就是研究植物如何在与病原菌的长期博弈中，进化出了免疫系统？植物的免疫系统又是具体如何工作的？以此来为植物病虫害的防治贡献新策略。

　　目前学术界已知的是，植物能够通过细胞膜表面的受体蛋白识别病原菌所携带的一些分子，如鞭毛蛋白，从而激活植物的第一层免疫系统（称为PTI），来抵抗病原菌的入侵。而作为对策，成功入侵的病原菌会通过向植物细胞内分泌一类毒性蛋白，从而反过来攻击植物的免疫系统，以利于其侵染植物。所谓“魔高一尺道高一丈”，植物会通过细胞内的另外一类受体蛋白感知病原菌的一些毒性蛋白，从而触发植物的第二层免疫系统（称为ETI）激活更强烈的免疫反应来抵抗病原菌的攻击。

　　PTI和ETI这两层免疫系统过去在学界，通常被作为两个独立平行的免疫分支，科学家们分别寻找两个通路中的重要元件及其如何调控植物的防御反应。但PTI和ETI这两层免疫系统之间的关系一直以来尚不清楚，这也成为了植物免疫领域尚待解决的重要科学问题之一。

　　辛秀芳团队的研究，填补了这一研究领域的空白。

　　团队研究发现在第一层免疫系统PTI缺失的植物中，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。这一现象表明植物的PTI免疫系统相对于ETI免疫系统不可或缺。研究进一步发现，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有重要作用。活性氧作为能够直接杀死病原菌的分子及放大植物其它免疫事件的信号，对植物抵抗病原菌的入侵具有重要作用。该研究揭示了植物两层免疫系统通过精密地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能够保障植物在面临病原菌的侵染时，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（如非致病或致病力弱的微生物）时，避免过度的免疫输出，从而确保植物平衡生长和环境胁迫的抗性反应。

　　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，从而放大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。

　　值得注意的是，出生于1985年的辛秀芳是中国科学院分子植物科学卓越创新中心最年轻的课题组长。她于2017年8月，通过中国科学院-英国约翰·英纳斯中心新植物和微生物科学联合研究中心的渠道被作为优秀海归人才引进，并成立了自己的课题组。目前，辛秀芳课题组成员的平均年龄仅为25岁左右。

　　课题组本次的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来培育优良持久抗病的农作物品种提供了新思路。

文章来源：《植物研究》 网址: http://www.zwyjzz.cn/zonghexinwen/2021/0312/927.html