Science：破解20年“植物免疫”之謎
日期：2011-12-12 08:56:58
EDS1（enhanced disease susceptibility 1）蛋白最初從擬南芥中鑒別出來，后被證實是植物中廣泛抵御病原體感染的一種重要蛋白質(zhì)。盡管從發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)歷了漫漫20多個年頭，然而EDS1在分子水平上的作用機制對科學(xué)家們來說仍是一個頗為難解之謎。破解這一謎題將有助于大大地增強農(nóng)作物的抗病能力，解決當(dāng)今全球面臨的“糧食緊缺”的問題。
最新一期的《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表了兩篇研究論文，分別由來自美國和德國的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的兩個國際研究小組揭示了EDS1激活植物免疫系統(tǒng)不同元件的機制。“新研究揭示了免疫反應(yīng)的區(qū)域化現(xiàn)象，這是一個非常不尋常的研究發(fā)現(xiàn)，”美國弗吉尼亞理工大學(xué)農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院植物病理學(xué)、生理學(xué)及雜草科學(xué)系教授John M. McDowell表示。
同期的Science雜志上，McDowell以“Beleaguered Immunity”為題發(fā)表了一篇前瞻性文章（Perspective article）對這兩項成果進行了詳細描述。“這兩個研究團隊各自獨立地證實了關(guān)鍵性的發(fā)現(xiàn)，兩篇文章相得益彰，”McDowell評價說。
長期以來科學(xué)家們都認為EDS1蛋白處于植物免疫系統(tǒng)防御第一線的下游段，主要功能是傳遞來自上游的信號。McDowell 說：“這兩篇文章均證實EDS1在植物細胞中與監(jiān)控蛋白（surveillance proteins）產(chǎn)生了物理互作，并且EDS1似乎參與激活了來自植物細胞不同區(qū)室的不同免疫反應(yīng)。”
此外，研究還揭示了EDS1蛋白受到來自病原體的效應(yīng)蛋白（effector proteins）攻擊的機制。利用擬南芥（Arabidopsis）作為模式植物，丁香假單胞桿菌（Pseudomonas syringae）作為模式病原體，研究人員觀察到了丁香假單胞桿菌穿越植物細胞壁，分泌效應(yīng)蛋白靶向EDS1的過程。植物進化形成了一個分子中樞系統(tǒng)（molecular hub），其中就包含了EDS1的監(jiān)護蛋白。當(dāng)EDS1遭受襲擊時，監(jiān)控蛋白會迅速報警，激起各種免疫反應(yīng)以隔離感染。
“這一新研究發(fā)現(xiàn)為預(yù)測病毒的作用機制提供了重要數(shù)據(jù)，”McDowell說：“盡管目前對于監(jiān)控蛋白如何激活抗菌反應(yīng)還不是很清楚，然而詳細了解EDS1與監(jiān)控蛋白之間的互作將推動科學(xué)家們設(shè)計出保護EDS1對抗病原體攻擊的蛋白，使農(nóng)作物獲得更強的抗病力。”
