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金沙棋牌/生物学院团队在植物免疫应答中的PTI-ETI信号协同机制研究中取得进展

近日,我校生物科学与技术学院尹伟伦院士、夏新莉教授团队在Plant Biotechnology Journal(一区,Top期刊)发表题为“PTI-ETI synergistic signal mechanisms in plant immunity”的综述论文。


作为陆地生态系统的基石,植物已经进化出一系列复杂的防御机制来抵御病原体的无情攻击,包括PTI和ETI在内的多层免疫系统(图1)。这篇综述旨在提供对植物内源性免疫逐步激活的当前知识的全面概述,强调了这些途径之间复杂的相互作用及其对整体植物免疫反应的贡献。


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图1 植物免疫信号网络模式图


植物的第一道免疫防线由细胞表面的模式识别受体(PRRs)构成,它们通过招募共受体来识别入侵病原体的保守特征,从而激活模式触发免疫(PTI),为植物提供基础的疾病抵抗力(图2)。与此同时,植物也演化出了核苷酸结合/亮氨酸富集重复(NLR)受体直接结合效应子或在宿主细胞内感知其存在,触发被称为效应子触发免疫(ETI)的第二层防御(图2)。


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图2 PRRs和NLRs介导的免疫信号传导


植物免疫的PTI-ETI交互作用展示了一个综合性的防御体系,其中PRR和NLR这两类受体虽分别触发,却被认为在植物的统一防御系统中扮演着相互依赖的角色(图3)。这种交互作用的亮点在于,NLR介导的免疫反应通常与PTI共同激活,或者在PTI的基础上进一步发展成ETI,而独立于PTI之外激活NLR的情况较为罕见。PRR和NLR之间的相互作用能够促进细胞间信号的传递,从而激活一系列下游防御基因。


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图3 PRRs和NLRs介导免疫系统的串扰模型


在植物免疫的PTI和ETI的协同信号转导中,ROS和Ca2+信号发挥着至关重要的作用(图4,5)。这两种免疫机制在不同的时空范围内运作,需要借助第二信使作为“语言代码”,将外部信号传递到细胞内部,并激活下游的信号网络。越来越多的证据强调了ROS和Ca2+信号在精细调节植物免疫反应中的细胞网络中的重要性。


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图4 植物免疫中ROS的生成和清除通路示意图


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图5 植物免疫中Ca2+信号传导通路示意图


我校生物科学与技术学院夏新莉教授为本文通讯作者,博士研究生于晓倩为论文第一作者。尹伟伦院士对研究进行了指导,团队硕士研究生牛浩强以及青年教师刘超、王厚领参与了该研究工作。该成果得到农业生物育种重大项目(2022ZD0401503)和国家自然科学基金(32071734)的资助。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.14332