植物适应性进化中免疫受体库的趋同缩减:特殊生活方式与生境驱动的免疫调控机制

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Nature Plants 15.8

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   为解决植物免疫受体库如何响应病原体压力变化的科学问题,研究人员通过比较基因组学揭示了适应特殊生活方式/生境(SLHs)的植物中模式识别受体(PRRs)和核苷酸结合位点-富亮氨酸重复受体(NLRs)的趋同缩减现象。研究发现这种缩减源于基因丢失增加和复制减少,且与EDS1/RPW8-NLR(RNL)信号通路元件的缺失显著相关,揭示了植物免疫系统的层级适应性进化机制,为理解植物与环境互作提供了新视角。

  

植物通过细胞表面的模式识别受体(PRRs)和胞内的核苷酸结合位点-富亮氨酸重复受体(NLRs)构建双重免疫防线。有趣的是,当植物适应特殊生活方式或生境(SLHs)导致病原体压力降低时,它们的免疫武器库会发生戏剧性"瘦身"——NLRs家族规模显著缩减,PRRs基因也呈现平行但较温和的削减。这种"精兵简政"现象背后,是基因丢失加速和复制减速的双重作用。

更令人惊讶的是,免疫受体的大规模"裁员"往往伴随着关键信号元件的神秘消失:增强抗病性蛋白1(EDS1)和抗白粉病8(RPW8)-NLR(RNL)家族成员完全缺席。进化模式分析还发现,保守的Toll/白细胞介素-1受体(TIR)结构域蛋白可能与EDS1/RNL存在紧密的功能耦合。这些发现如同拼图般揭示了植物免疫系统的精妙调控策略——通过层级式的适应性进化,在低病原压力环境下实现免疫资源的优化配置。

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