与微生物无关的分子模式触发大白菜保守但可变的生理和转录变化

（2020.11.16 园艺研究）

大白菜（Brassica rapa ssp.Pekinensis）是东北亚地区包括中国、朝鲜、韩国和日本等国家广泛种植的重要蔬菜作物，与模式种拟南芥关系密切。其生长与多种微生物自然相关，包括病毒，细菌，真菌等。植物利用大量的细胞表面和细胞内免疫受体来感知与病原体感染相关的各种免疫原性信号，进而激活防御，研究早期的免疫信号事件对开展此类蔬菜作物抗病育种的研究具有重要意义。

近日，Horticulture Research在线发表了韩国首尔国立大学Cécile Segonzac团队题为Perception of unrelated microbe-associated molecular patterns triggers conserved yet variable physiological and transcriptional changes in Brassica rapa ssp.pekinensis的研究论文，揭示了模式触发免疫Pattern-triggered immunity（PTI）在作物保护方面的相关性，并为芸苔属植物抗病育种指明了特定的功能靶点。

PTI包括使植物抵御微生物入侵的不同转录和生理反应。表面局部模式识别受体（PRRs）识别保守的微生物相关分子模式（MAMPs）并启动分支信号级联，最终有效地抑制病原体的生长。在模式种拟南芥中，虽然不同PRRs触发的早期PTI事件的性质或强度取决于所检测到的MAMP的来源和特征，但其广泛保守。该研究鉴定了Brassica rapa基因组中存在的PRR同源物，发现了两个拷贝的Elongation factor-Tu receptor（EFR），进一步的遗传转化研究表明虽然BraEFR的两个等位基因都有表达，且在蛋白序列上与AtEFR没有明显差异，但只有一個BraEFR的亚型是有功能。

之后研究者用细菌鞭毛蛋白flg22和真菌细胞壁成分几丁质这两种不相关的MAMPs处理B.rapa幼苗。RNA-seq数据表明，这两个MAMPs都引起了大量的转录重编程，并在30分钟出现了明显的重叠，包括2482个基因和1331个基因，分别被flg22和几丁质上调和下调。处理3h后，几丁质处理叶片的转录变化程度（上调基因2664个，下调基因3690个）高于flg22处理叶片的转录变化程度（上调基因1298个，下调基因2510个），上调的DEGs主要与激素和防御化合物的生物合成有关。研究结果表明，B.rapa对几丁质的响应比flg22更强、更持久或更明显，与拟南芥相比，B.rapa的几丁质感知受到不同的调控，并导致与抗真菌防御相关的特异性反应（例如合成不同的吲哚-硫代葡萄糖酸盐化合物）。

最后，使用MAMP诱导的保护实验，证明细菌和真菌MAMPs激发了B.rapa强大的免疫力，尽管在早期信号事件的动力学和振幅上存在显著差异。这些结果突出了PTI在植物防御中的关键作用，进一步提高了PRRs作为抗病蔬菜作物标记辅助育种靶标的重要性。