植物在与病原物长期的共同演化过程中,发展出复杂的抗病机制。植物先天性免疫系统分为病原相关分子模式(PAMP)触发免疫(PTI)和效应子触发免疫(ETI)两个层次。
病原相关分子模式触发的免疫(PTI)
当病原菌入侵时,植物可通过胼胝质沉积、产生活性氧、一氧化氮、植物抗毒素及植物激素等防御病原菌。这是位于细胞膜表面的植物免疫受体(PRRs)可以识别来自于病原菌的病原相关分子模式(PAMPs), 进而诱导宿主植物天然免疫抑制病菌的进一步侵染,被称为植物病原相关分子模式(PAMP)-触发免疫(PTI)。
病原相关分子模式触发的免疫(PTI)和效应子触发的免疫(ETI)
效应子触发的免疫(ETI)
病原菌可以通过分泌蛋白因子绕过或者抑制植物的PTI反应,相应地,植物进化出特异性识别效应蛋白的免疫因子,比较代表性的如胞内核苷酸结合和富亮氨酸重复序列受体(nucleotide-binding domain leucine-rich repeat containing receptors, NLRs),以感知病原体效应物并启动强烈特异性免疫反应ETI。ETI 介导的免疫通常是针对特异性的病菌,甚至特定的效应因子;而PTI一般表现为广谱的抗性机制。
有益微生物激发的免疫
在植物中,模式识别受体(PRR)都是膜相关的受体样激酶或受体样蛋白。PRR赋予植物中整个PTI系统的鲁棒性,其中不同的PRR同时参与微生物侵染。PRR识别有益微生物激发植物免疫是植物免疫研究的重要时代。MAMP,即真菌几丁质、聚糖及其糖缀合物、脂多糖(LPS)、鞭毛蛋白和肽聚糖,是源自微生物的分子,必须由宿主细胞的受体识别才能抑制病原体。相关微生物的MAMP可以触发防御并促进植物生长。
最新研究表明,植物PTI在选择和管理植物相关微生物群落中的作用,这些微生物群落实际上增强了抗性诱导。这些发现与PTI在植物相关微生物组的建立和维持中发挥核心作用以诱导抗性的观点一致。最近,植物防御的激发子如细菌鞭毛蛋白已成为新一代植物保护产品。