植物免疫反应研究进展汇编.doc

植物免疫反应研究进展 摘要：植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的免疫防卫体系。植物的先天免疫系统可大致分为两个层面PTI和ETI为进一步广泛地研究植物与病原微生物间的相互作用提供了便利条件。 植物在长期进化过程中形成了多种形式的抗性与动物可通过位移来避免侵染所不同的是植物几乎不能发生移动只有通过启动内部免疫系统来克服侵植物的先天免疫是适应的结是同其他生物协同进化的结果。植物模式识别受体(pattern recognition receptors)识别病原物模式分子(pathogen associated molecular patterns, PAMPs), 激活体内信号途径诱导防卫反应, 限制病原物的入侵, 这种抗性称为病原物模式分子引发的免疫反应(PAMP-triggered immunity, PTI)[1]。为了成功侵染植物病原微生物进化了效应子(effector)蛋白来抑制病原物模式分子引发的免疫反应。同时植物进化了R基因来监控、识别效应子, 引起细胞过敏性坏死(hypersensitive response, HR)限制病原物的入侵这种抗性叫效应分子引发的免疫反应(effector-triggered immunity, ETI)[2]。 1 病原物模式分子引发的免疫反应 1.1植物的PAMPs 目前在植物中确定的PAMPs有：flg22和elf18，csp15，以及脂多糖，还有在真菌和卵菌中的麦角固醇，几丁质和葡聚糖等。有研究证明在水稻中发现了两个包含LysM结构域的真菌细胞壁激发子，LysM 结构域在原核和真核生物中都存在，与寡聚糖和几丁质的结合有关，在豆科植物中克隆了两个具有LysM结构域的受体蛋白激酶，是致瘤因子（Nod-factor）的受体，在根瘤菌和植物共生中必不可少，这说明PAMPs在其它方面的功能。在这些PAMPs中flg22和elf18的研究比较深入，Felix 等[3]鉴定出含有22个氨基酸保守残基的鞭毛蛋白质flg22在不同的植物细胞中都可作为抗性相关反应的激发子。EF-Tu（elongation factor Tu）是一个在所有细菌中都存在的保守蛋白，它具有N端乙酰基化的特点，包含EF-Tu的前18个氨基酸以及N端的乙酰基的蛋白elf18，可以激活植物的防卫反应，可以产生氧（oxidative burst）、乙烯增加和对后来接种病原菌的抗性。 1.2 植物体内对PAMPs的识别因子对于PAMPs/MAMPs在植物体内的识别因子称为模式识别受体（pattern-recognition receptors，PRRs），这类受体的分离比较困难，因为不同的受体特异的识别PAMPs，而且目前在植物中鉴定的PAMPs较少，在拟南芥中利用突变体成功分离了flg22和EF-Tu的受体。利用flg22对植物生长有抑制作用的特点[4]，Boller 等从大量的EMS突变体中筛选对flg22不敏感的突变体，得到了3个突变体fls2-0、 fls2-17和 fls2-24，然后通过图位克隆策略分离克隆了这个基因，命名为FLS2，该基因编码1173个氨基酸，129 kDa。蛋白质中有四个保守结构域，1-23是一个信号肽序列，815-831是单跨膜区，88-745为胞外的LRR区，870–1150是一个蛋白激酶区，属于一个受体蛋白激酶，并且发现EMS的突变体的突变位点在LRR区和激酶区都有发生，这说明LRR区和激酶区对其发挥作用都很重要[5]。在对FLS2突变体的处理中发现突变植株对flg22没有反应但对细菌的总蛋白有反应，这说明在植物体内还存在其它的反应途径。EFR（EF-Tu receptor）是EF-Tu的受体，也编码一个丝/苏氨酸受体蛋白激酶，长1031个氨基酸，大小为113 kDa，96-606 编码LRR区，712-1000为激酶区。同时还发现efr植株对农杆菌的侵染比较敏感，并且表现为一种高转化效率，这说明植物的PAMPs诱导的这种反应会降低农杆菌的转化效率[6]。 1.3 PTI反应的信号途径 植物通过PRRs对PAMPs识别后往往会快速的启动先天免疫反应来抵制病源菌的进一步入侵，在这个反应的效应究竟是哪些基因在作用，在FLS2基因克隆以后通过芯片分析鉴定了一条抗病信号路径，FLS2调控的完整的MAPK信号途径: MEKK1, MKK4/MKK5，MPK3/MPK6 和 WRKY22/WRKY29[7]；同时在分析拟南介对elf18的反应时发现，用flg22和elf18处理后诱导表达谱很相似，这说明二者利用相似的信号传导路径来启动先天免疫反应。FLS2蛋白质结构和与动物中的TLR（Toll like receptor）同源程度很高，而动物中TLRs在对动物PAMPs的识别中起