来自铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的全长鞭毛蛋白（flagellin）比核心鞭毛蛋白片段flg22肽更能延长免疫激活状态的持续时间

《Phytochemistry》：Full length flagellin from Pseudomonas aeruginosa prolongs the persistence of immune activation than the core flg22 peptide

flagellin免疫激活机制及flg22与完整flagellin的差异响应研究

　　

姚慧鹏|李琪|赵燕|舒德宇|沈金波|蔡毅

四川农业大学生命科学学院，中国四川雅安625000

摘要

Flg22是一种由22个氨基酸组成的肽，来源于鞭毛蛋白的N端，是一种公认的病原体相关分子模式（PAMP），能够触发植物的多种免疫反应。通过比较分析铜绿假单胞菌鞭毛蛋白及其核心序列flg22所诱导的免疫激活反应，我们发现虽然flg22对鞭毛蛋白介导的免疫激活至关重要，但全长鞭毛蛋白与单独的flg22引发的免疫反应之间存在显著差异。鞭毛蛋白能够增强FLS2受体复合物在植物细胞膜上的稳定性，从而延长早期免疫反应，表现为MAPK磷酸化速度减慢以及乙烯释放的初始峰值被调节，导致乙烯的积累延迟但总量增加。相比之下，鞭毛蛋白会延长免疫激活过程，在免疫反应的后期阶段引起更多的钙质沉积和程序性细胞死亡。这种延长的免疫反应增强了拟南芥、玉米和水稻对病原体入侵的抵抗力，从而提供了更持久的免疫力。我们的发现为鞭毛蛋白和flg22在植物免疫激活中的不同作用提供了重要见解，并为未来将基于鞭毛蛋白的生物农药作为作物病害管理的新策略奠定了基础。

部分摘录

引言：

植物主要依靠其先天免疫系统来抵御病原体入侵，利用两种主要机制：病原体相关分子模式（PAMP）触发的免疫（PTI）和效应子触发的免疫（ETI）。当位于植物细胞膜上的模式识别受体（PRRs）检测到PAMP时，PTI会迅速被激活，从而启动基础的免疫反应^[1]。然而，病原体可以通过分泌效应子蛋白来抑制PTI，但植物的抗性（R）蛋白可以

鞭毛蛋白通过flg22激活植物免疫，两者触发相同的免疫信号通路

为了探究铜绿假单胞菌鞭毛蛋白是否含有除flg22之外的其他免疫活性表位，我们分析了从GenBank数据库中获取的鞭毛蛋白基因序列（基因ID：GU060499）。鞭毛蛋白在原核系统中表达，而flg22肽则是通过化学方法合成的。我们还生成了一种截短的鞭毛蛋白形式，去除了信号肽和flg22区域，命名为FLAΔ22。

讨论

Flg22是一种公认的病原体相关分子模式（PAMP），能够激活植物免疫反应，并增强拟南芥、烟草、大麻、玉米和水稻等物种对病原体感染的抵抗力[22]，[23]。然而，由于其诱导的抵抗力具有短暂性以及flg22合成成本较高，限制了其更广泛的应用^[24]。相比之下，通过生物工程技术合成的铜绿假单胞菌鞭毛蛋白

植物和真菌生长条件

野生型拟南芥Col-0以及表达35S::FLS2-GFP^[34]的转基因拟南芥（种子保存在我们的实验室库存中）在受控环境生长室（Percival Scientific，型号CU-36L5）中培养，培养条件优化为：恒定温度22±0.5°C，相对湿度维持在40±5%（使用自动加湿器），以及由冷白荧光灯（Philips F72T8）提供的5500勒克斯的光合光子通量密度（PPFD）。植物接受了

临床试验研究

不适用。

关于植物实验研究和田间研究的声明

无论是栽培的还是野生生长的植物样本均符合相关机构、国家和国际指南以及国内法规。

CRediT作者贡献声明

赵燕：研究、数据分析、概念化。李琪：方法学、数据分析、概念化。舒德宇：数据分析、概念化。姚慧鹏：方法学、研究、数据分析、概念化。蔡毅：资源获取、项目管理、方法学、资金筹集、概念化。沈金波：研究、资金筹集、概念化

伦理批准和参与同意

本文不涉及任何涉及人类或动物的研究。

出版同意

不适用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

支持本研究结果的数据可向相应作者索取。

资金支持

2023年省级科技计划（2023YFH0103）；四川农业大学2022年双支持项目；浙江农林大学森林食品资源开发与利用国家重点实验室，中国杭州311300；浙江农林大学非木质林及其产品质量控制与利用省级重点实验室，中国杭州311300。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：蔡毅报告称获得了2023年省级科技计划（2023YFH0103）的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。