《自然》：植物增强免疫的关键机制 胞膜胞内受体P N

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《自然》：华人学者揭示植物增强免疫的关键机制

胞膜模式识别受体PRR  胞内核苷酸结合受体NLR

学术经纬

2021/10/11

论文
论文标题：Activation of TIR signalling boosts pattern-triggered immunity
作者：Tian, Hainan, Wu, Zhongshou, Chen, Siyu, Ao, Kevin, Huang, Weijie, Yaghmaiean, Hoda, Sun, Tongjun, Xu, Fang, Zhang, Yanjun, Wang, Shucai, Li, Xin, Zhang, Yuelin

期刊：Nature
发表时间：2021/09/20
数字识别码：10.1038/s41586-021-03987-1
摘要：Plant immune responses are mainly activated by two types of receptor. Plasma membrane-localized pattern recognition receptors (PRRs) perceive extracellular microbial features, and nucleotide-binding leucine-rich repeat receptors (NLRs) recognize intracellular effector proteins from pathogens1. NLRs possessing N-terminal Toll/interleukin-1 receptor (TIR) domains activate defence responses via the NADase activity of the TIR domain2,3. Here we report that activation of TIR signalling plays a key role in PRR-mediated pattern-triggered immunity (PTI). TIR signalling mutants exhibit attenuated PTI responses and decreased resistance against pathogens. Consistently, PTI is compromised in plants with reduced NLR levels. Treatment with PTI elicitor flg22 or nlp20 rapidly induces many genes encoding TIR domain-containing proteins, which is likely to be responsible for activating TIR signalling during PTI. Overall, our study reveals that TIR signalling activation is an important mechanism for boosting plant defence during PTI.

所属学科：
植物学
▎药明康德内容团队编辑  


和我们一样，植物也经常与各种各样的真菌、细菌和病毒等接触，并可能因此而生病。类似的，植物也进化出了精巧的免疫系统，以保持健康。

日前，任职于加拿大英属哥伦比亚大学（UBC）的植物免疫专家张跃林教授和李昕教授合作，在顶尖学术期刊《自然》发表论文，揭示了植物免疫系统增强抵御时的一种重要信号机制。



▲这项新研究近日在《自然》杂志上线


研究人员介绍，植物的免疫反应主要由两类受体分子触发。一类是位于细胞膜的模式识别受体PRR，它们识别植物病原体特有的模式分子，从而触发第一层免疫系统，即“模式触发免疫”（简称PTI，Pattern-Triggered Immunity）；另一类是位于细胞内的核苷酸结合受体NLR，直接或间接识别病原体的效应因子，从而触发第二层免疫系统，也就是“效应因子触发免疫”（简称ETI，Effector-triggered immunity），防止病原体扩散到健康组织。

这两条免疫通路过去通常被分开研究，此次研究则指出了它们之间的一个重要联系。研究人员发现，植物应对病原体时，在PRR介导的模式触发免疫过程中，NLR的TIR信号激活对于增强防御反应起着至关重要的作用。

  
▲这项研究的两位通讯作者张跃林教授和李昕教授（图片来源：UBC官网）

先前的研究显示，很多一大部分NLR具有N端的TIR（Toll/interleukin-1 receptor）结构域，这类NLR借助TIR结构域的NADase活性，通过不同的模块激活两条平行的信号通路。

研究人员在模式生物拟南芥中敲除不同模块成分来阻断TIR信号，发现均会导致植物的模式触发免疫反应减弱，例如降低植物激素水杨酸的水平和防御基因的表达，并削弱对病原体的抵抗力。相应地，在抑制NLR积累的转基因植物中，病原体模式分子引发的免疫反应也会削弱。

此外，研究人员用flg22多肽或nlp20等处理植物，这些物质会引发模式触发免疫。但他们发现，很多编码蛋白含TIR结构域的基因迅速过量表达，表明模式触发免疫一旦被激活，大量TIR基因被诱导表达很可能是激活TIR信号的方式。实验显示，这些TIR基因的过量表达会促使拟南芥合成水杨酸，抵御病原体。

总结来说，这项研究发现一些TLR受体除了识别病原体效应因子外，也在放大模式触发免疫反应的过程中起到了重要作用。


参考资料：
[1] Hainan Tian et al., (2021) Activationof TIR signalling boosts pattern-triggered immunity. Nature. Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03987-1


文章标签
植物免疫系统
受体分子
模式触发免疫
效应因子触发免疫
TIR信号
TIR结构域
NADase
flg22多肽
nlp20
病原体

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03987-1

https://www.linkresearcher.com/t ... 8-8a21-f704b71f7a8e



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