植物免疫系統(tǒng)研究進(jìn)展

夏啟中

(黃岡師范學(xué)院 生物與農(nóng)業(yè)資源學(xué)院，湖北 黃岡 438000)

不同的病原物采用不同的策略侵染植物。病原細(xì)菌通過氣孔或排水孔，或通過傷口進(jìn)入后，在胞間質(zhì)外體中繁殖。線蟲和蚜蟲可直接插入口器進(jìn)入植物細(xì)胞而獲得喂飼。真菌也可直接進(jìn)入植物表皮細(xì)胞，或延伸其菌絲進(jìn)入植物細(xì)胞表面、細(xì)胞間和胞質(zhì)中。病原真菌和卵生菌能內(nèi)折吸盤進(jìn)入寄主的細(xì)胞膜。吸盤的胞膜、胞外基質(zhì)和寄主胞膜形成一個(gè)緊密的界面，在界面結(jié)合處產(chǎn)生相互作用。各種類型的病原菌都能將其激活物(效應(yīng)分子、毒性分子)導(dǎo)入植物細(xì)胞，從而增強(qiáng)病原菌的感染性。

植物不像動(dòng)物，沒有可移動(dòng)的防衛(wèi)細(xì)胞和體細(xì)胞適應(yīng)性免疫系統(tǒng),只能依賴于每個(gè)細(xì)胞的內(nèi)在免疫性和從感染位點(diǎn)產(chǎn)生的系統(tǒng)信號(hào)[1-2]。植物抗病蛋白(R)具有多樣性，根據(jù)“看護(hù)假說”，R蛋白可能被病原菌編碼的激活物間接激活，而不是被直接識(shí)別。這意味著R蛋白通過監(jiān)控激活物作用的寄主細(xì)胞目標(biāo)的完整性而間接識(shí)別病原菌激活物。R蛋白識(shí)別“病原菌誘導(dǎo)的自我修飾”與哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)中的“危險(xiǎn)信號(hào)”模型中的“自我修飾”的識(shí)別相類似[3]。

植物具有兩種類型的植物免疫系統(tǒng)。一類是通過跨膜模式識(shí)別受體(PRRs)對(duì)緩慢進(jìn)化的微生物或病原菌相關(guān)聯(lián)的分子模式(MAMPs或PAMPs)，例如鞭毛蛋白產(chǎn)生反應(yīng)；第二類利用由多數(shù)R基因編碼的多態(tài)性NB-LRR蛋白產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)起作用。NB-LRR與動(dòng)物CATEPILLER/NOD/NLR蛋白和STAND ATPase相關(guān)聯(lián)[4]。多種多樣的病原菌激活物被NB-LRR蛋白識(shí)別，激活防衛(wèi)反應(yīng)。NB-LRR介導(dǎo)的抗病性對(duì)?；曰铙w營(yíng)養(yǎng)型或半活體營(yíng)養(yǎng)型是有效的，但對(duì)侵染期間殺死寄主組織的病原菌(死體營(yíng)養(yǎng)型)則不起作用[5]。

對(duì)植物免疫反應(yīng)的代表性觀點(diǎn)可概括為“四階段的鋸齒狀”模型。在第一階段，PAMPs(或MAMPs)被PRRs識(shí)別，導(dǎo)致PAMPs啟動(dòng)的免疫性PTI，阻止進(jìn)一步侵染；在第二階段，成功侵染的病原菌產(chǎn)生具毒性的激活物，激活物能干擾PTI，導(dǎo)致激活物啟動(dòng)的感病性(ETS)；在第三階段，激活物特異性地被特定NB-LRR蛋白識(shí)別，導(dǎo)致激活物啟動(dòng)的免疫性(ETI)產(chǎn)生。對(duì)激活物的識(shí)別可以是間接的，也可以是通過NB-LRR直接的。ETI是一種加速和放大的PTI效應(yīng)，可產(chǎn)生抗病性。在第四階段，自然選擇使病原菌通過擺脫或通過其他的激活物來抑制ETI，從而逃避了ETI。自然選擇導(dǎo)致新的特異性R產(chǎn)生以重啟ETI[6]。

1 微生物和植物識(shí)別模式

植物基礎(chǔ)抗病性是由毒性病原菌對(duì)感病寄主所激活的抗病性。有人認(rèn)為基礎(chǔ)抗性是“PTI加上弱ETI減去ETS，即PTI+弱ETI-ETS”。對(duì)PTI典型的激發(fā)子是細(xì)菌鞭毛蛋白，可以啟動(dòng)不同植物的防衛(wèi)反應(yīng)。基于運(yùn)動(dòng)性的鞭毛蛋白對(duì)細(xì)菌在植物中的致病性非常重要。一種合成22個(gè)氨基酸多肽flg22，來源于保守的鞭毛蛋白結(jié)構(gòu)域，足以誘導(dǎo)包括至少1100個(gè)擬南芥基因快速轉(zhuǎn)錄在內(nèi)的許多胞內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)。利用flg22進(jìn)行遺傳篩選，擬南芥LRR受體激酶FLS2可以結(jié)合flg22[7]。FLS2和哺乳動(dòng)物TIR5可識(shí)別不同鞭毛蛋白結(jié)構(gòu)域。FLS2被受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過程轉(zhuǎn)化為后續(xù)的刺激，該內(nèi)吞過程可能具有調(diào)控功能[8]。FLS2突變體對(duì)致病的Pseudomonassyringaepv.tomato DC3000(Pto DC3000)的噴施表現(xiàn)出增強(qiáng)的敏感性，但對(duì)P.syringae的滲透進(jìn)入葉片質(zhì)外體則未出現(xiàn)類似現(xiàn)象[9]，這暗示FLS2在早期抵抗病原菌入侵中發(fā)揮了作用。

細(xì)菌的冷休克蛋白和延伸因子Tu(EF-Tu)可激活類似的對(duì)flg22的防衛(wèi)反應(yīng)。EF-Tu被稱為EFR的一種擬南芥LRR激酶識(shí)別。EFR突變體有利于較高水平的農(nóng)桿菌(Agrobacterium)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)化，說明PTI可能限制了農(nóng)桿菌的致病性。用保守的EF-Tu多肽處理可以誘導(dǎo)與flg22誘導(dǎo)幾乎一樣的基因系列的表達(dá)。相反，EFR的轉(zhuǎn)錄被flg22誘導(dǎo)[10]。因此，對(duì)MAMPs/PAMPs的反應(yīng)集中在限定的信號(hào)途徑上，且導(dǎo)致了常規(guī)信號(hào)系列輸出，從而抑制PTI。很顯然，NB-LRR功能所必需的基因突變對(duì)flg22的早期反應(yīng)沒有影響[10]。因此，NB-LR依賴的信號(hào)與MAMPs/PAMPs介導(dǎo)的信號(hào)涉及到不同的組分。

由微生物表達(dá)的誘導(dǎo)PTI的分子不容易被微生物所丟棄。來自不同的野油菜黃單孢菌(Xanthomonascampestrispv.campestris)的鞭毛蛋白對(duì)啟動(dòng)擬南芥FLS2介導(dǎo)的PTI一直有效，而來自農(nóng)桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)或來自中華苜蓿根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti)的鞭毛蛋白比來自P.syringae的啟動(dòng)活性更弱一些。來自PtoDC3000比來自農(nóng)桿菌(Agrobacterium)的EF-Tu在激發(fā)PTI的活性要弱很多[6]。在一些植物品種中PAMP反應(yīng)也存在一些的變化。擬南芥Ws-O帶有一個(gè)FLS2的點(diǎn)突變，它對(duì)flg22沒有反應(yīng)[7]。事實(shí)上，單個(gè)植物品種只識(shí)別一小類潛在的PAMPs。無論是PAMPs還是PRRs都不是固定不變的，都要受制于自然選擇。

由于農(nóng)桿菌抽提物能激發(fā)FLS2和EFR-1雙突變體，因此必然存在另一種MAMPs/PAMPs和相對(duì)應(yīng)的PRRs[10]。其它的LRR激酶可能編碼另一種PRRs，該P(yáng)RRs的轉(zhuǎn)錄被相關(guān)PRRs所刺激。在擬南芥Col-0基因組中，有超過200個(gè)LRR激酶存在，其中28種在flg22處理后30分鐘內(nèi)被誘導(dǎo)。FLS2和EFR是具有某種特異功能的非典型植物免疫系統(tǒng)的激酶家族成員。還有56種擬南芥受體類蛋白(RLPs)，它們可以編碼Ⅰ型具有LRR胞外結(jié)構(gòu)域的跨膜結(jié)構(gòu)域，但不含胞內(nèi)激酶結(jié)構(gòu)域[11]。MAMP/PAMP激發(fā)可能通過增強(qiáng)對(duì)其它微生物模式的反應(yīng)來進(jìn)一步引發(fā)防衛(wèi)反應(yīng)[7]。

2 病原菌抑制PTI

一些激活物可能作為結(jié)構(gòu)組分，例如，在真菌和卵生菌感染時(shí)外吸盤形成過程中,另一些激活物可以啟動(dòng)營(yíng)養(yǎng)滲漏或病原菌分散。許多激活物可能起抑制PTI或ETI的作用。PTI和ETI參與不同機(jī)制到何種程度仍未可知，并且有些激活物作用的目標(biāo)是ETI而不是PTI，反之亦然[6]。

植物病原細(xì)菌采用 III型分泌系統(tǒng) (TTSS)可以向寄主細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)15～30個(gè)激活物。細(xì)菌激活物產(chǎn)生病原菌毒素通常是通過模擬或抑制真核生物細(xì)胞功能[12]。一個(gè)病原假單胞菌(P.syringae)菌株的TTSS發(fā)生了突變，不能運(yùn)轉(zhuǎn)III型激活物，但卻比等位的野生型菌株可啟動(dòng)大豆中更快更強(qiáng)烈的轉(zhuǎn)錄編程。這種菌株代表了所有細(xì)菌MAMPs/PAMPs可誘導(dǎo)與flg22實(shí)質(zhì)上相同的基因的轉(zhuǎn)錄[13-14]。因此，來自成功細(xì)菌病原菌的III型激活物能降低PTI，以允許細(xì)菌侵入[15]。

ARF-GEF蛋白可能參與了寄主細(xì)胞的囊泡運(yùn)輸，假單胞菌(P.syringae)HopM激活物作用于至少一種ARF-GEF蛋白。HopM與不相關(guān)聯(lián)的AvrE激活物一起在P.syringae毒性中發(fā)揮作用[16]，這意味著對(duì)寄主囊泡運(yùn)輸?shù)目刂茖?duì)細(xì)菌成功侵染十分重要。AvrPto 和AvrPtoB是不相關(guān)聯(lián)的兩種III型激活物，可以通過抑制PTI早期步驟，MAPKKK上游而對(duì)其毒性產(chǎn)生作用[17]。同其它III型激活物一樣，AvrPtoB是一個(gè)兩組分蛋白，其氨基端對(duì)毒性起作用，其羧基端可能對(duì)阻斷寄主細(xì)胞死亡起作用[18]。來自于AvrPtoB的C末端的一個(gè)結(jié)構(gòu)域折疊成一個(gè)具有活性的E3連接酶，其功能可能涉及到寄主蛋白的降解[19]。鼠疫桿菌(Yersinia)激活物YopJ，是一個(gè)來自于植物病原細(xì)菌的激活物Avr Rxv家族的成員，可通過乙酰化MEK蛋白上磷酸化調(diào)控殘基而抑制MAP激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)[20]。許多其它的細(xì)菌III型激活物蛋白家族已被鑒定出來[12]；其作用目標(biāo)和功能還有待闡明。

真菌和卵生菌激活物既能作用于胞外基質(zhì)，又能作用于寄主細(xì)胞內(nèi)。例如，西紅柿RLPs, Cf-2, Cf-4, Cf-5 和 Cf-9對(duì)由黃枝包霉菌(Cladosporiumfulvum)產(chǎn)生的胞外激活物產(chǎn)生特異性的反應(yīng)[21]。其它真菌和卵生菌可能在寄主細(xì)胞內(nèi)起作用；它們被NB-LRR蛋白所識(shí)別。例如，來自霜霉菌(Hyaloperonosporaparasitica)編碼卵生菌激活物Atr13的基因在不同菌株間表現(xiàn)出極強(qiáng)的等位基因多樣性，與之相匹配的是擬南芥對(duì)應(yīng)的RPP13 NB-LRR座位的多樣性。在霜霉菌(H.parasitica)Atr1和擬南芥RPP1等位基因之間的多樣性也可觀察到[22]。Atr1和Atr13常帶有從霜霉菌(H.parasitica)分泌用的信號(hào)肽。它們彼此共享，且與馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans)Avr3a蛋白具有共同保守序列，是一個(gè)能使瘧原蟲激活物進(jìn)入哺乳動(dòng)物寄主細(xì)胞的RxLR模體[23]。這與卵生菌與瘧原蟲(Plasmodium)分類學(xué)上相近時(shí)一致的。亞麻銹菌(Melampsoralini)種群表達(dá)Avr基因，可以被亞麻特異性的 L, M 和 P NB-LRR蛋白特異性的等位基因所識(shí)別。這些吸盤蛋白質(zhì)帶有利于真菌輸出的信號(hào)肽，能在植物細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用[24]。但是大麥白粉病(Blumeriagraminisf.sp.hordei)Avrk 和 Avra10蛋白被NB-LRR大麥基因Mlk和Mla10識(shí)別，兩種蛋白既不包含信號(hào)肽，也沒有RxLR模體，是Blumeria和Erysiphe品系中的大基因家族的成員[6]。這些卵生菌和真菌激活物如何被轉(zhuǎn)運(yùn)到寄主細(xì)胞，如何對(duì)病原菌毒性起作用還未可知。

病原菌產(chǎn)生小分子激活物，模擬植物激素。一些假單胞菌(P.syringae)菌株產(chǎn)生冠狀毒素，一個(gè)茉莉酸模擬物而抑制茉莉酸介導(dǎo)的對(duì)活體營(yíng)養(yǎng)病原菌產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)，誘導(dǎo)氣孔開放，幫助病原菌獲得進(jìn)入質(zhì)外體通道。PTI涉及生長(zhǎng)素反應(yīng)的抑制，部分受小RNA介導(dǎo)，小RNA也在脫落酸介導(dǎo)的脅迫反應(yīng)中被誘導(dǎo)[25]。赤霉素在病原真菌赤霉菌(Gibberellafujikuroi)誘導(dǎo)下產(chǎn)生，導(dǎo)致赤霉病癥狀。細(xì)胞分裂素由許多病原菌誘導(dǎo)產(chǎn)生，能促進(jìn)病原菌延緩感染葉片組織衰老[25]。PTI和激素信號(hào)之間的交叉對(duì)話和對(duì)其產(chǎn)生影響的病原菌模擬正成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

3 對(duì)病原菌激活物的間接和直接寄主識(shí)別

使病原菌能克服PTI的激活物被特異性的抗病基因(R)所識(shí)別。大多數(shù)R基因編碼NB-LRR蛋白，在擬南芥Col-0基因組中大約有125個(gè)。一旦某種激活物被對(duì)應(yīng)的NB-LRR所識(shí)別，ETI就會(huì)啟動(dòng)發(fā)生。被識(shí)別的激活物被稱為無毒蛋白(Avr)。ETI是一種更快更強(qiáng)烈的通常終止于HR反應(yīng)之后的變體式的PTI[14，26]。典型的HR不會(huì)超越感染的細(xì)胞，它可以阻礙互作中的病原菌的生長(zhǎng)，尤其是對(duì)那些具有吸盤的病原物。但對(duì)ETI而言HR是非必需的，也不常見。在大多數(shù)情況下實(shí)際上究竟生什么阻止了病原菌生長(zhǎng)還未可知。

NB-LRR蛋白可能被胞質(zhì)熱休克蛋白90和其它的受體輔助伴侶折疊成信號(hào)能級(jí)狀態(tài)。LRRs作為負(fù)控因子可阻止不適合的NB激活。NB-LRR激活涉及胞內(nèi)和胞間分子構(gòu)象變化，采用類似于“誘導(dǎo)鄰近機(jī)制”，通過這種機(jī)制相關(guān)的動(dòng)物Apaf-1蛋白可以激活程序性細(xì)胞死亡[27]。

NB-LRR激活可調(diào)動(dòng)部分反應(yīng)信號(hào)途徑交互網(wǎng)絡(luò)來區(qū)分活體營(yíng)養(yǎng)與死體營(yíng)養(yǎng)病原菌侵染[5]。這主要由水楊酸、茉莉酸和乙烯累積組合之間的平衡來維持的，水楊酸是針對(duì)活體營(yíng)養(yǎng)病原真菌的局部和系統(tǒng)信號(hào)；茉莉酸和乙烯累積是啟動(dòng)對(duì)死體營(yíng)養(yǎng)病原真菌防衛(wèi)反應(yīng)的信號(hào)[5]。其它的植物激素可能改變水楊酸-茉莉酸/乙烯信號(hào)平衡。擬南芥水楊酸合成和反應(yīng)缺陷突變體的基礎(chǔ)防衛(wèi)反應(yīng)和系統(tǒng)獲得抗性(SAR)受到抑制[25]。NB-LRR激活誘導(dǎo)感染位點(diǎn)附近及系統(tǒng)中楊酸(SA)和ROS依賴反應(yīng)的差異化。伴隨ETI發(fā)生的依賴于NADPH氧化酶的氧化迸發(fā)，可抑制依賴于水楊酸的細(xì)胞死亡，從而控制植物感染點(diǎn)周圍病原菌的擴(kuò)散[28]?；虮磉_(dá)的局部和系統(tǒng)變化多半受WRKY和TGA家族轉(zhuǎn)錄因子所介導(dǎo)[29]。

幾種NB-LRR蛋白可以通過探測(cè)激活物作用于寄主目標(biāo)的產(chǎn)物而間接識(shí)別III型激活物，這與“看護(hù)假說”相一致。該假說的關(guān)鍵要點(diǎn)如下：(1)激活物作為毒性因子在寄主上有作用的目標(biāo)；(2)通過控制或改變這個(gè)目標(biāo)使病原菌能成功入侵感病基因型的寄主；(3)激活物干擾寄主目標(biāo)會(huì)產(chǎn)生“病原菌誘導(dǎo)的自我修飾”分子模式，可以激活相應(yīng)的NB-LRR蛋白從而導(dǎo)致ETI產(chǎn)生。這個(gè)模型被實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持的三個(gè)重要結(jié)果如下：(1)多激活物能獨(dú)立進(jìn)化來控制相同的寄主目標(biāo)；(2)這可能促進(jìn)不只一個(gè)NB-LRR蛋白的進(jìn)化，NB-LRR蛋白與多激活物的寄主目標(biāo)相關(guān)聯(lián)；(3)NB-LRRs可被通過不同的自我修飾模式的識(shí)別所激活，而這些不同的自我修飾模式是通過激活物作用于相同寄主目標(biāo)而產(chǎn)生[6]。

RIN4是一個(gè)由211氨基酸、乙?；暮桶りP(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)，可作為被NB-LRR蛋白質(zhì)看護(hù)的III型激活物作用于寄主目標(biāo)的典型案例。RIN4受三種不同的細(xì)菌激活物的控制，且與擬南芥體內(nèi)兩種NB-LRR蛋白相關(guān)聯(lián)。兩種不相關(guān)聯(lián)的III型激活物 AvrRpm1 和 AvrB，與RIN4相互作用，誘導(dǎo)RIN4的磷酸化。第三種激活物 AvrRpt2是一個(gè)半胱氨酸水解酶，在寄主細(xì)胞內(nèi)被激活，可以在兩個(gè)位點(diǎn)切割并去掉RIN4。RIN4的切割激活RPS2 NB-LRR蛋白。RPM1和RPS2的激活都需要GPI錨定的NDR1蛋白，RIN4可與 NDR1發(fā)生相互作用[30]。

如果RIN4是這三種激活物唯一的作用目標(biāo)，那么去除RIN4后將會(huì)消除它們對(duì)弱致病菌株毒性增加的能力。但去除RIN4時(shí)，它在感病菌株中(rin4，rpm1， rps2) AvrRpm1 或AvrRpt2不是唯一的寄主目標(biāo)[31]。而且AvrRpt2能離體切割幾種擬南芥蛋白，這些蛋白包含一致的切割位點(diǎn)[30]。因此，任何激活物對(duì)毒性的作用可能涉及幾種寄主目標(biāo)的控制和幾種自我修飾分子的產(chǎn)生。但是激活NB-LRR足以實(shí)現(xiàn)對(duì)RIN4的干擾。RIN4負(fù)控RPS2和RPM1。在rpm1和rps2植株中，AvrRpt2或AvrRpm1控制RIN4以抑制PTI[31-32]。因此植物利用NB-LRR蛋白防衛(wèi)病原菌，而病原菌則調(diào)動(dòng)激活物來抑制PAMP信號(hào)。

并非所有NB-LRR識(shí)別都是間接的，有Avr和NB-LRR直接互作的實(shí)例[33]。亞麻L(zhǎng)座位等位基因編碼NB-LRR蛋白，在酵母中NB-LRR蛋白與相應(yīng)的AvrL蛋白互作，為激活物多樣性決定NB-LRR識(shí)別與激活物NB-LRR蛋白互作緊密關(guān)聯(lián)[33]提供了第一個(gè)證據(jù)。L和AvrL蛋白都處在多樣性選擇壓力之下，通過直接的軍備競(jìng)賽式的方式進(jìn)化。其它真菌和卵生病原菌激活物和相應(yīng)寄主NB-LRR蛋白的等位基因多樣性也暗示著二者之間存在直接的相互作用，但這種相互作用還有待證實(shí)。

1.4～1.8億萬年以前，幾萬被子植物的進(jìn)化年輪可能與許多病原菌共進(jìn)化事件相伴而生，尤其是寄主適應(yīng)的?；曰铙w營(yíng)養(yǎng)型病原菌。多數(shù)植物抗多數(shù)病原菌的感染，它們認(rèn)為是“非寄主植物”。這種非寄主抗性至少由兩種機(jī)制介導(dǎo)，其一是某種病原菌的激活物可能對(duì)潛在的新的，但是進(jìn)化上不同的寄主無效，這就導(dǎo)致很少或沒有抑制PTI和病原菌生長(zhǎng)的失敗。其二是一種或多種可能的病原菌的激活物可被植物NB-LRR蛋白識(shí)別，從而產(chǎn)生ETI。由于啟動(dòng)防衛(wèi)反應(yīng)的進(jìn)程和幅度不同，會(huì)產(chǎn)生不同的抗性結(jié)果，也會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生不同的進(jìn)化壓力。

擬南芥對(duì)非適應(yīng)的大麥病原菌B.graminisf. sp. hordei(Bgh) 非寄主抗性通常涉及到病原物進(jìn)入位點(diǎn)的快速細(xì)胞壁沉積(物理障礙)和抗微生物代謝物產(chǎn)生，但沒有HR發(fā)生。擬南芥滲透突變體(pen)在此反應(yīng)中被部分抑制。PEN2是一個(gè)葡萄糖基過氧化物水解酶，PEN3編碼胞膜ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。PEN2和PEN3都被招募到真菌進(jìn)入位點(diǎn)，介導(dǎo)毒素向質(zhì)外體的極化轉(zhuǎn)運(yùn)[34-35]。肌動(dòng)蛋白骨架作用于該反應(yīng)，可能作為含過氧化物酶體和或囊泡的PEN2的軌道。這種前入侵的非寄主抗性與后入侵機(jī)制在遺傳上是區(qū)分開的，后入侵機(jī)制需要PTI和ETI的調(diào)控因子。去除PEN2和PTI/ETI信號(hào)可將擬南芥轉(zhuǎn)化成一個(gè)進(jìn)化上的非適應(yīng)真菌病原物的寄主[34]。這暗示非寄主抗性是由機(jī)械上可區(qū)分的不同層次的組分構(gòu)成的。

PEN1突觸融合蛋白在不同的非寄主抗性途徑中發(fā)揮了作用。PEN1可能是三元SNARE復(fù)合物的一部分，該復(fù)合物分泌囊泡物質(zhì)島真菌侵染點(diǎn)，對(duì)細(xì)胞壁沉積物形成起作用[36-37]。特異性的7個(gè)跨膜MLO(白粉病抗性座位O)家族成員負(fù)控PEN1依賴的病原菌入侵位點(diǎn)的分泌。擬南芥或大麥隱性突變mlo導(dǎo)致對(duì)不同的共進(jìn)化白粉病原菌的抗性。因此，無論是在擬南芥還是在大麥中，這種真菌可能通過激活MLO而抑制PEN1介導(dǎo)的抗病性。這一系列顯著的發(fā)現(xiàn)意味著白粉真菌在單子葉和雙子葉植物進(jìn)化分支之時(shí)或以前就已經(jīng)進(jìn)化出了一種共同的寄主細(xì)胞進(jìn)入機(jī)制。PEN2和PEN3基因可被flg22誘導(dǎo)表達(dá)，這表明它們可能參與了PTI。

非寄主抗性也能被平行的ETI反應(yīng)所介導(dǎo)。例如，來自馬鈴薯病原菌的4個(gè)細(xì)菌激活物不能侵染寄居大豆，但來源于大豆病原菌，卻能啟動(dòng)特異性的大豆R基因。從馬鈴薯病原菌中刪除這些激活物基因會(huì)減輕對(duì)馬鈴薯的毒性，但卻不能侵染大豆[6]。因此，在此病原菌菌株中可能缺乏某些因子，而這些因子對(duì)大豆侵染是必需的。一種廣泛分布的單個(gè)多態(tài)性的激活物，作為一種無毒蛋白足以使稻瘟病(Magnaportheoryzae)菌株不能侵染水稻。在50多種菌株中出現(xiàn)的激活物能成功侵染多年生黑麥草，暗示著一種毒性功能存在[38]。擬南芥對(duì)油菜莖基潰瘍病真菌(Leptosphaeriamaculans)非寄主抗性實(shí)際上受非連鎖的NB-LRR蛋白控制，該蛋白存在兩個(gè)雜交親本材料之中[39]。因此，神秘的NB-LRR介導(dǎo)的平行的抗性反應(yīng)能限制病原菌的寄主范圍。

4 病原菌逃避寄主監(jiān)視

ETI的有效性選擇了微生物變異體，這些變異體逃避NB-LRR介導(dǎo)的特定的激活物的識(shí)別。激活物等位基因的頻率可能會(huì)受其作用方式的影響。亞麻銹病菌AvrL等位基因和卵生菌Atr13和Atr1等位基因的多樣性暗示著激活物存在某種特定的進(jìn)化方式。這些無毒基因蛋白質(zhì)可能在體內(nèi)分別直接與亞麻L(zhǎng)和擬南芥RPP1 、RPP13座位的等位基因編碼的蛋白質(zhì)相互作用。在激活物等位基因中高水平多樣化的選擇很可能被寄主所識(shí)別，而作用于可能對(duì)激活物功能不需要的殘基上。

相對(duì)比，提供生化功能的激活物可能受負(fù)選擇(純化選擇)，激活物產(chǎn)生的生化功能導(dǎo)致寄主目標(biāo)的修飾。通過對(duì)病原菌誘導(dǎo)激活物自我修飾的識(shí)別而激活NB-LRR為寄主感知多激活物提供了一個(gè)機(jī)制，進(jìn)化的多激活物可以抑制相同的寄主目標(biāo)，通過選擇產(chǎn)生能逃避ETI的激活物。假如群體的激活物總體上能涵蓋對(duì)感病寄主潛在適合度的損失，那么，對(duì)寄主識(shí)別最簡(jiǎn)單的病原菌反應(yīng)是放棄被探測(cè)的激活物基因。事實(shí)上激活物基因常與可移動(dòng)的遺傳因子或端粒相關(guān)聯(lián)，且通常作為細(xì)菌和真菌菌株中被觀察到的多態(tài)性(存在或缺失)。通過病原菌誘導(dǎo)的自我修飾的識(shí)別使激活物作用的間接識(shí)別作為一套得到相對(duì)穩(wěn)定持久的和進(jìn)化保護(hù)的細(xì)胞機(jī)器。

ETI也能通過病原菌激活物的進(jìn)化被克服，進(jìn)化的病原菌激活物可以直接抑制ETI。例如在菜豆假單胞菌(P.syringaepv.phaseolicola)中，AvrPphC激活物可以抑制由一些栽培菜豆品種AvrPphF啟動(dòng)的ETI，而AvrPphC可以限制不同菜豆栽培種的無毒性。亞麻銹病的遺傳分析表明稱之為抑制子的基因可以抑制由其它無毒基因啟動(dòng)的ETI[6]。因此，一些激活物抑制被其它激活物啟動(dòng)的ETI完全是可能的。

自然選擇在無識(shí)別情況下維持激活物功能，但激活物功能是以依賴于相應(yīng)R基因頻率為代價(jià)的，而且R基因可能迫使寄主付出適合度代價(jià)[40]。因此，如果病原菌群體中激活物頻率下降了，寄主就可能被相應(yīng)R等位基因的喪失而被選擇，這種依賴于頻率的循環(huán)將持續(xù)下去。

5 討論

對(duì)具有多種生活史的病原菌的激活物的作用方式及功能的深入研究，將有助于闡明所有寄主目標(biāo)，也有利于闡明施加在寄主和病原菌上的進(jìn)化壓力。例如，如果大多數(shù)細(xì)菌激活物在負(fù)選擇下進(jìn)化以維持本能的內(nèi)在功能，那么，群體范圍的無關(guān)的微生物激活物可能交匯于NB-LRR相關(guān)的寄主目標(biāo)，NB-LRR蛋白和寄主蛋白之間這種穩(wěn)定的聯(lián)系可能受到新進(jìn)化的或新獲得的激活物的挑戰(zhàn)，其中寄主蛋白的完整性會(huì)受到監(jiān)視，而激活物能秘密地控制與毒性抗衡的寄主目標(biāo)。

高通量序列分析使得索引?；曰铙w營(yíng)養(yǎng)病原菌基因數(shù)據(jù)成為可行，如白粉霜霉病和銹病?；蚪M學(xué)也可用來鑒定病原菌感染后表達(dá)的基因。信號(hào)肽和RxLR模體的存在能用來通過計(jì)算機(jī)分析鑒定候選激活物的數(shù)據(jù)。隨著相適應(yīng)的高通量傳遞系統(tǒng)的發(fā)展，使得對(duì)激活物的功能以及它們對(duì)PTI和/或ETI對(duì)寄主植物和其它植物的損害能力的研究成為可能[41]。

有關(guān)等位基因頻率及其在野外生態(tài)系統(tǒng)中的空間分布將有助于了解了解病原菌激活物和其輔助進(jìn)化的寄主NB-LRR基因的群體生物學(xué)，了解更多有關(guān)這種免疫系統(tǒng)的進(jìn)化信息，也將告訴我們?nèi)绾胃行У乩盟鼇砜刂撇『42]。