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专家点评Cell周峰博士等发现植物根系利用细胞损伤“门控”

机制调节自身免疫响应

“

2020年2月6日，瑞士洛桑大学NikoGeldner教授实验室在

Cell杂志上在线发表了题为Co-incidenceofDamageand

MicrobialPatternsControlsLocalizedImmuneResponsesin

Roots的研究论文（NikoGeldner团队周峰博士为该论文的第一作者

兼共同通讯作者）。该项研究对植物根系如何利用细胞损伤机制来调

控自身免疫系统从而识别土壤中的“朋友”（有益细菌）和“敌人”

（有害细菌）这一问题给出了答案。我们有幸邀请到中国科学院遗传

与发育生物学研究所周俭民研究员对该工作进行了点评，以飨读者！

”

专家点评

周俭民研究员（中科院遗传与发育生物学研究所）

植物利用免疫管控机制区分有害和有益微生物

众所周知，植物生长的环境中存在大量微生物，其中既有无害或

有益微生物，也有病原微生物。及时感应并抵御病原微生物侵害，同

时维系与有益微生物的相互作用，是植物在自然环境中健康生存的前

提条件，也是植物免疫和植物微生物组研究中的重大科学问题。人们

知道，植物利用细胞表面形形色色的免疫受体，识别来自微生物的分

子（微生物相关分子，英文缩写MAMPs），激活一系列防卫反应，

使其免受病原微生物的侵害。但是，有益微生物也普遍携带MAMPs。

植物如何管控免疫系统，保障同有益微生物良性互作，一直以来是一

个谜。在必威体育精装版的这项工作中，作者创造性的应用了新型报告系统，实

现了对各个根细胞响应能力的精确检测。他们发现，拟南芥成熟根组

织细胞中的免疫受体表达极低。这些健康的根细胞并不能响应

MAMPs，因此在同有益或无害微生物的互作时不会激活免疫反应。当

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根细胞受到损伤时，相邻的根细胞开始表达免疫受体并迅速响应

MAMPs，激活免疫反应。这一机制，巧妙的利用了病原微生物侵染对

植物细胞带来的损伤，精准的在感染点附近激活免疫。这些发现，第

一次揭示了植物如何管控免疫受体，通过整合损伤和MAMP两种不同

信号，区分不同微生物的机制，对未来相关研究具有重要借鉴意义。

论文解读

微生物种群如细菌、真菌、病毒等在我们的生活中无处不在。和

动物一样，植物长期受到这些微生物的侵袭。与此同时，植物也利用

严格控制的免疫系统来实现自我保护。高效的免疫反应确保植物抵抗

病原微生物的侵害，但另一方面，过度的免疫反应则会导致植物生长

发育受阻。例如，植物根系长期被大量土壤微生物包围，如何在这样

的环境中有效的区分“敌”（病原菌）、“我”（共生菌），精确控

制生长发育和免疫防御之间的动态平衡显得尤为重要。

目前，大多数植物天然免疫机制的研究主要集中在植物地上部分

组织，如叶片、茎秆、果实等，且检测的手段多是离体的生理、生化

分析方法，包括蛋白激酶的活性检测，活性氧水平的测定，免疫响应

基因的定量表达等。虽然这些检测方法极大地丰富了我们对植物免疫

反应机制的认知，但