Nature | 颠覆传统观点！德国图宾根大学和马普所研究揭示植物免疫的两个分支紧密相连!

像动物一样，植物需要时刻警惕，以识别和应对微生物的入侵。植物免疫由两个分支组成：最初的防御始于细胞表面（微生物模式识别）受体对入侵者的检测，而第二个警报途径则由细胞内（病原体效应蛋白识别）受体触发。最近，越来越多的证据表明，植物免疫系统的这些以前被认为是独立的分支，可能是有联系的（Nature | 重磅！英国塞恩斯伯里实验室Jonathan Jones团队揭示植物细胞表面和细胞内受体共同激活对病原菌的防御！Nature | 重磅！中科院植生所辛秀芳团队揭示模式识别受体是NLR介导的植物免疫所必需的！Nature Plants | 统一的植物免疫）。

2021年9月8日，国际顶级学术期刊Nature发表了德国图宾根大学植物分子生物学中心Thorsten Nürnberger（Nature Plants | 德国图宾根大学研究揭示十字花科植物不同的免疫感应系统！）和科隆马克斯-普朗克植物育种研究所Jane Parker（Science | 清华大学和马普所重磅研究！植物免疫受体：一个巴掌拍不响！Nature Communications | 研究发现协调免疫受体与植物防御反应的蛋白复合物！PLOS GENETICS | 德国马普所揭示温度调控植物免疫与生长之间权衡取舍的机制！）领导的国际研究团队的最新相关研究成果，题为The EDS1–PAD4–ADR1 node mediates Arabidopsis pattern-triggered immunity的研究论文。

该团队已经发现了参与两个分支的信号通路的成分，找到了两者联系汇合的证据，这可能导致一个新的植物免疫系统模型。这两个受体系统使用一个由三个蛋白质组成的调节节点。EDS1、PAD4和ADR1来调动抗病原体的防御途径。这些新发现为了解宿主细胞内细胞表面和细胞内病原体检测系统如何以及在何处交汇以赋予强大的疾病抵抗力提供了一个很好的线索。良好的免疫防御系统和对有害微生物的强大抵抗力的发展在植物育种和作物生产中非常重要。

与动物和人类的免疫系统相比，对植物免疫系统的了解还不够深入。当植物细胞表面的特殊受体与微生物病原体的典型结构结合并识别它们时，植物免疫力就会被激活。这种监视系统通常只触发一种微弱且非特异性的免疫反应。通常情况下，尽管有防御措施，病原体可以将效应蛋白偷运到植物细胞中。这些效应蛋白中有许多是用来关闭植物细胞防御系统的。

病原体被阻止在他们的轨道上

免疫系统的第二条信号途径和分支依赖于植物对效应蛋白的识别；这充分调动了植物的防御系统。在大多数情况下，正是这第二道防线导致了主要的反应。植物将受感染的细胞送入程序性细胞死亡，病变在叶片上形成。病原体无法进一步扩散，感染得到控制。

当研究人员在实验室中使用模式植物拟南芥将这两种信号通路分解成尽可能多的详细个体反应时，两种信号通路之间出现了意想不到的重叠。当以前归因于免疫系统第二分支中效应蛋白识别的某些成分缺失时，第一信号分支在识别细胞表面的微生物模式方面也未能发挥作用。所以，免疫系统的两个分支在一个节点上汇合。为了将新发现纳入当前的植物免疫系统模型，必须提出全新的问题。目前仍不清楚该系统的各个组成部分在激活两个不同级别的防御中是如何互动的。

与人类和动物系统相似

也值得对比研究得比较透彻的人类和哺乳动物的免疫系统。植物缺乏动物所具有的通过抗体获得的免疫反应，但是人类或动物的免疫系统和植物系统之间有相似之处。在信号传导途径中，在所涉及物质的化学成分和分子机制方面，已经发现了惊人的相似之处。然而，在免疫反应的进一步过程中，植物和动物所引发的反应非常不同。植物免疫防御是一个基本的研究领域，可以为作物生产和控制植物疾病的不同目的开发优化品种。

图1：RLCK-VII-7亚家族成员是LRR-RP介导的免疫所必需的

图2：PAD4、EDS1和ADR1辅助NLR是LRR-RP信号的正向调节因子

图3：SOBIR1与EDS1、PAD4和ADR1hNLRs结合，形成一个潜在的信号节点

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