寄主与病原间的互作关系

1.寄主与病原间的非亲和性互作关系取决于病原产生的无毒(或非之亲和) 因子的变异性和寄主对该因子的敏感性,无毒因子通过改变寄主的生理特性而起作用。

2.免疫受体蛋白激活后如何参与细胞的转录调控、通过哪些直接或间接的下游的组分参与转录调控？植物细胞内抗病蛋白特异性识别病原菌后激发强烈的抗病反应，这类抗病反应往往伴有局部的细胞死亡。但抗病蛋白介导的抗病与细胞死亡的因果关系多有争议、其亚细胞分区定位与死亡信号的关系也不是很清楚。
研究人员通过借助本生烟草（N. benthamiana）表达系统结合大麦中的抗病功能研究，结果表明细胞核内MLA10足以限制白粉菌的生长，但不引发细胞死亡；而细胞质中的MLA10能够引发细胞死亡。
这项研究揭示了MLA10介导细胞死亡信号与抗病信号的亚细胞功能分区，并提出抗病蛋白可能通过整合来自不同亚细胞区域的多种信号途径，最终达到有效抗病的目的。

大麦白粉病免疫受体蛋白MLA在细胞核内介导抗病反应（Bai et al., 2012，PLoS pathogens），但MLA在细胞核中如何介导抗病有待深入研究。

中科院遗传与发育生物学研究所沈前华课题组通过进一步对多个MLA的互作蛋白的筛选和蛋白互作的研究，发现多个MLA蛋白与R2R3-类型的MYB转录因子MYB6互作并增强后者的DNA结合能力，进而通过MYB6增强对白粉病的抗性。进一步研究发现，MYB6也能与阻遏蛋白WRKY1互作并被后者阻遏其DNA的结合能力，MLA通过与WRKY1互作解除其对MYB6正调因子的阻遏作用，又通过协同互作增强MYB6参与下游抗病相关基因转录表达的能力。研究结果揭示了免疫受体直接参与抗病转录调控的新机制。

3.植物与病原微生物间相互作用

关于植物天然免疫的研究，其实已有一百多年的历史，但早年并不清楚植物抗病与动物免疫有何关系。比如，人们在70年前就知道植物具有专门识别病原菌的抗病基因，并在90年代初期分离到这些基因，编码一类重要的免疫受体NLR。NLR在人和动物里发现是好几年之后的事。从那以后，人们认识到动物中的天然免疫与植物抗病具有相同的生物学本质。

植物通过细胞表面免疫受体和胞内免疫受体感受来源于病原微生物的分子，激活天然免疫，抵御病原物的侵染；而病原细菌通过向植物细胞内分泌效应蛋白，干扰后者的细胞活动，增加其感染能力。

其中一种重要的作用因子就是模式识别受体，类似蛋白广泛存在于在动、植物细胞中。植物的细胞膜上存在多种模式识别受体，通过识别病原体上的一些共有的、保守的分子基序（也即病原相关分子模式），引发天然免疫反应。
几丁质受体的

作用机制

最新这项研究聚焦于真菌病原体，这种病原体细胞壁的主要组分几丁质是β-1,4连接的N-乙酰氨基葡萄糖的多聚物，可以作为一种病原分子相关模式刺激植物产生免疫反应。几丁质在拟南芥中的受体AtCERK1是一种LysM类型的受体样激酶，胞外含有三个串联的LysM结构域。已有的研究结果表明，体外表达纯化的AtCERK1能直接结合几丁质，但是其识别几丁质的分子机制和结合几丁质后的激活机制却亟待阐明。

研究人员首先分析了AtCERK1的胞外区与几丁质五糖的复合物结构，由此揭示了几丁质激活CERK1的机理——当植物宿主细胞感受到几丁质时，植物细胞膜上的AtCERK1通过胞外LysM结构域二聚化来完成配体感应，使其胞内结构域磷酸化并激活下游防卫反应信号通路。

周俭民研究员解释道，“这里的受体-配体结合有利于植物识别病原物，抑制这一识别会导致植物感病。实际上有些病原真菌还能主动分泌蛋白干扰这一识别过程，以利于侵染。”

这项研究虽然针对是真菌病原体几丁质，“但对其它病原体的识别也有借鉴意义。因为不同植物受体激酶间有诸多相似之处，如它们的胞内结构域，下游的信号传递组分等等”

因此可以说，这项研究为理解植物免疫调控及其它受体激酶的作用方式提供了一个宝贵的模型。

除此之外，这项研究也获得了结构生物学研究上的一项突破，即研究发现的AtCERK1结构是第一个被解析的植物模式识别受体结构，这为其它类似的受体研究提供了借鉴。对此周俭民研究员也指出，“CERK1发现的时间并不是太久，在植物受体蛋白结构方面国际上能与柴继杰实验室竞争的不多，他的突破是必然的”。

4.病原菌的侵染会激活植物的防御体系，防御体系的激活伴随着MAPK(mitogen-activated protein kinase)级联反应的启动及大量防御相关基因的转录重编程。植物主要依靠改变转录因子的活性来调控这些防御相关基因的表达。MAPK级联反应作为一种最为保守和有效的信号传导方式，通过磷酸化转录因子等底物参与植物对多种病原菌的抗性。前期研究在大麦中已经鉴定出几个与白粉病抗性有关的转录因子，包括负调抗病的HvWRKY1、HvWRKY2和HvWRKY3，以及正调抗病的HvMYB6。研究发现大麦抗病蛋白MLA激活后能通过与HvWRKY1和HvWRKY2互作解除它们对大麦本底抗性的抑制来激活抗病反应;进一步研究发现MLA通过互作解除HvWRKY1对转录激活因子HvMYB6的抑制并增强HvMYB6的DNA结合活性，从而启动防御相关基因的表达。然而在此过程中调控这些转录因子的信号通路并不清楚。本文对大麦的MAPK基因进行分析，并对MAPK级联通路参与调控抗白粉病相关的

转录因子的机理进行了深入研究。 通过生物信息学分析找到大麦基因组中的11个MAPK，对其中分别与拟南芥AtMPK3、AMPK6和AtMPK4在进化上高度保守的HvMPK3、HvMPK6和HvMPK4a进行表达谱分析，发现HvMPK4a在白粉菌诱导后表达水平显著上升，在16小时时上调至最高;HvMPK3的表达也受白粉菌诱导，在诱导后2小时和16小时有微弱上调;HvMPK6的表达无显著变化。我们通过基因枪介导的瞬时过表达技术和大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默方法，对受白粉菌诱导的HvMPK3和HvMPK4a的抗病功能进行研究，发现HvMPK3在大麦对白粉菌的本底抗性和Mla介导的小种专化抗性中均起到正调作用，而HvMPK4a则起到负调作用 我们进一步通过蛋白相互作用和磷酸化分析找到了HvMPK4a的上游激酶HvMEK1，为了寻找这条MAPK级联通路的底物，我们对负调抗病的HvMPK4a与负调抗病的转录因子HvWRKY1之间的关系进行分析。结果表明HvMPK4a能够与HvWRKY1相互作用并磷酸化HvWRKY1。将HvWRKY1氨基酸序列保守S/TP基序中的S122、T135、T284、S347进行突变得到HvWRKY1AAAA，通过体外磷酸化实验证明HvWRKY1AAAA不能被HvMPK4a磷酸化，说明HvMPK4a磷酸化HvWRKY1的位点在这四个S/T(P)之中。通过凝胶电泳迁移率实验(EMSA)发现被HvMPK4a磷酸化修饰的HvWRKY1的DNA结合活性增强。通过萤火素酶双报告基因实验在大麦原生质体中检测了HvWRKY1的转录活性，发现磷酸化的HvWRKY1转录抑制活性显著增强。由于HvWRKY1与HvMYB6拮抗互作调控抗病，我们又对HvMPK4a与HvMYB6进行了互作和体外磷酸化分析，结果表明HvMPK4a能够与HvMYB6在体内相互作用并在体外磷酸化HvMYB6，说明HvMYB6也是HvMPK4a的底物。 综上所述，我们得到大麦MAPK级联通路的组分HvMEK1和HvMPK4a，这条通路能够负调大麦对白粉菌的本底抗性和小种专化抗性，并且发现转录因子HvWRKY1和HvMYB6是这条MAPK级联通路的底物，HvMPK4a通过磷酸化调节HvWRKY1的转录抑制活性和DNA结合活性，从而调控大麦对白粉菌的抗性。