在自然生態系統和現代農業生產中，各種病原微生物侵染導致的植物病害給全球糧食安全帶來了巨大挑戰。近年來，隨著人們對化學藥劑危害的認識愈發深刻，科學家們逐漸將研究重點聚焦于動植物本身的生物特性，以求尋找到更加環保、高效的植物病害防治手段。

3月11日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心辛秀芳研究團隊在國際學術期刊《自然》上發表最新研究成果，不僅揭開了植物不同免疫系統間的親密關系，建立了新的植物免疫系統架構模型，而且為后續通過整合植物雙層免疫系統來培育優良持久抗病的農作物品種提供了新思路。

據介紹，植物在與病原菌長期“博弈”的過程中，進化出了免疫系統。為了抵抗病原菌的入侵，植物細胞內以及細胞外的受體蛋白會識別不同的病原菌來源分子，從而觸發植物的兩層免疫系統，PTI和ETI。而這兩層免疫系統中，不同免疫受體識別不同的病原菌來源的分子，而且免疫受體激活的機制有很大不同。之前絕大多數植物免疫領域的研究都是將兩條免疫通路作為兩個獨立平行的免疫分支，來分別尋找兩個通路中的重要元件及其如何調控植物的防御反應，但這兩層免疫系統之間的關系一直以來尚不清楚。

那么，PTI和ETI這兩層免疫系統之間究竟有何關系?沿著這一思路，這支平均年齡不超過26歲的青年研究團隊潛心研究三年多，終于解答了這一重要科學問題。他們發現，植物兩大類免疫系統并不是獨立發揮功能，而是存在相互放大的協同作用，從而保障植物在應對病原菌的入侵時能夠輸出持久且強烈的免疫響應。

研究發現在第一層免疫系統PTI缺失的植物中，也很大程度喪失了由第二層免疫系統ETI介導的植物抗病能力。“這一現象表明植物的PTI免疫系統相對于ETI免疫系統不可或缺。”辛秀芳說。

經過進一步科研攻關，研究團隊發現第一層免疫系統對激活第二層免疫系統輸出正常的免疫反應，尤其是在調控活性氧的產生方面起有重要作用。據介紹，活性氧作為能夠直接殺死病原菌的分子及放大植物其他免疫事件的信號，對植物抵抗病原菌的入侵具有重要作用。而該研究恰巧揭示了植物兩層免疫系統通過精密地分工合作來實現活性氧的大量產生，其中ETI免疫系統負責增強活性氧合成酶RBOHD蛋白的表達，而PTI免疫系統促進RBOHD蛋白完全激活，二者缺一不可。

辛秀芳告訴記者，這一精巧的合作機制能夠保障植物在面臨病原菌的侵染時，快速準確地輸出足夠的免疫響應，同時在植物面臨不同微生物(如非致病或致病力弱的微生物)時，避免過度的免疫輸出，從而確保植物平衡生長和環境脅迫的抗性反應。

這項研究還發現植物的ETI免疫系統可以通過增強PTI免疫系統中核心蛋白組分的表達，從而放大PTI免疫系統，誘導其更加持久的免疫輸出。因此，PTI和ETI兩大免疫系統相輔相成，為植物在應對病原菌入侵時激發強烈而持久的免疫反應提供了有力保障。(吳紅梅 王春)