山东农业大学“国家杰青”团队发表论文揭示植物避免过度免疫机制

近日，山东农业大学李传友教授团队在国际著名学术期刊《Developmental Cell》发表了研究论文，该研究揭示了番茄中的两个系统素受体蛋白——SYR1(Systemin receptor1)和 SYR2的功能相互拮抗，作为感受受伤程度的传感器，协同调控植物全身性防御反应的启动、放大及消减。这确保了防御反应能够及时启动并适当地终止，从而避免了类似于动物中的免疫过度反应，并为提高作物产量和抗病性的育种提供了理论基础。

现代生物育种面临的主要挑战之一是适应性补偿现象，即植物生长和防御之间的权衡效应，使得高产和高抗性状难以同时优化。另一个挑战是不同基因型植物再生能力的差异，这对生物育种的发展造成了限制，而解决这两个瓶颈却要依赖于对植物免疫机制和器官再生原理的深人理解。

由于植物不能移动，因而它们比动物更易受到机械损伤。然而，植物在进化过程中发展出了复杂且高效的应对策略。一方面，植物能快速激活防御反应并精准地控制免疫稳态，避免过度免疫；另一方面，植物能够有效地进行组织修复和再生，即使是在严重的机械损伤之后。

番茄作为一种经典的模式植物，用于研究植物对伤害的响应。Clarence Ryan 教授的研究确立了系统素和茉莉酸在植物全身性防御中的作用，并提出了系统素可能是长距离信号分子的观点。李传友教授团队通过一系列研究，进一步阐明了系统素和茉莉酸在植物防御中的具体作用机制，证明茉莉酸而非系统素是长距离信号分子，并揭示了系统素增强和放大下游茉莉酸介导的防御反应的方式。最近，该团队鉴定出系统素的两个受体——SYR1 和 SYR2。SYR1正向调控系统素信号传导和全身性防御，而 SYR2则起到负向调控的作用。当植物受伤时，系统素浓度增加，促进SYR1与共生体SERK3a 的互动，启动并放大全身性防御。随着系统素浓度的升高，SYR2 会竞争 SYR1与 SERK3a的结合，从而减少防御反应。这种机制保证了防御反应既不过度也不不足，维护了植物的免疫平衡。

此外，SYR2的敲除抑制了植物的生长，而 SYR1的敲除则促进了生长。这项研究不仅解释了植物如何维持免疫稳态的分子机制，还为打破高产和高抗性状之间的负面关联提供了潜在的基因靶点。对于植物而言，“免疫稳态”和“器官再生”是生存的关键。系统素和再生因子分别调控这两个方面，确保植物既能有效防御又能再生恢复。这些发现不仅有助于克服作物育种中的两大难题，也为人类健康和医学研究提供了宝贵的参考。