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Cell重磅综述！植物免疫研究50年（植物免疫系统的发现、机制、研究进展及展望）

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-04-27 19:48

正文

近日,Cell在线发表了 Jonathan D.G. Jones 团队题为“ The plant immune system: From discovery to deployment ”的综述论文， 文章主要讨论了植物免疫系统的发现、机制、研究进展以及如何应用这些知识来改善作物抗病性。

植物病害引发饥荒，推动人类迁移，并在气候变化影响下病原体范围变化的背景下，对农业可持续性构成挑战。植物育种家在100多年前发现了孟德尔遗传位点，这些位点对特定病原体分离株具有抗病性。随后的抗病育种成为现代农业的基础，并且，伴随着模式植物用于遗传学和基因组学研究的兴起和关注，过去50年提供了丰富的分子生物学探索资源。这些研究导致了识别胞外和胞内受体，这些受体将对胞外微生物编码的分子模式或胞内病原体传递的毒力因子的识别转化为防御激活。这些受体系统及其下游反应，定义了自植物迁移到陆地大约5亿年前以来进化的植物免疫系统。我们对植物免疫系统的当前理解为开发合理的抗性增强方法提供了平台，以控制继续困扰作物生产的许多疾病。

全文分为多个部分，每部分涵盖了不同的研究重点和进展：

植物疾病对人类和环境健康的影响： 这部分介绍了历史上植物疾病如何影响社会和食品安全，以及现代如何应对这些挑战，例如通过化学和遗传方法。

植物免疫系统的前沿状态（1974-1994）： 详述了植物与微生物互作的遗传分析历史，特别关注了通过“基因对基因”模型来理解这些互作。

从1994年到2004年揭示免疫受体： 这一节讨论了免疫受体如何被识别和研究，特别是在拟南芥模型植物中免疫受体基因的发现和功能分析。

表面受体与模式触发的免疫（PTI）： 探讨了植物如何通过表面模式识别受体（PRR）来识别和响应病原体的分子模式，从而激活免疫反应。

守卫、被守卫者和诱饵—如何最大化有限的受体库： 讨论了NLR蛋白如何通过监视植物细胞内的关键蛋白质来检测病原体效应子的修饰。

免疫受体的结构生物学—抵抗体复合体被揭示： 介绍了通过结构生物学手段，特别是冷冻电镜（Cryo-EM），来理解植物NLR蛋白的活性状态和机制。

信号传导组件： 感知与防御之间：解释了在免疫受体识别病原体效应子后，植物细胞如何通过多种信号途径传递和放大信号，从而激发防御反应。

文章的主旨是通过多年的研究，科学家们已经对植物免疫系统有了深入的理解，并且正在利用这些知识来开发新的策略，以提高作物的抗病性和农业的可持续性。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00361-1#%20

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