生命科學學院韓管助課題組在植物免疫系統(tǒng)進化研究取得重要進展
近期，植物學主流期刊Plant Journal（影響因子6.141）以“Flourishing in water: the early evolution and diversification of plant receptor-like kinases”為題在線發(fā)表了我校生命科學學院韓管助教授課題組關于植物免疫系統(tǒng)起源和進化的最新研究進展。
植物主要依靠固有免疫系統(tǒng)來對抗病原感染。廣義上來說，植物固有免疫系統(tǒng)可以分為兩類；其中一類依賴于植物細胞表面上的模式識別受體，植物的模式識別受體絕大多都是受體樣激酶（RLKs）或受體樣蛋白（RLPs）。模式識別受體可以識別病原微生物某些共有的保守分子結構（即病原相關分子模式）。模式識別受體一旦識別這些病原相關分子模式便會被激活，從而誘導防御反應來對抗病原感染（模式激活免疫反應）。而部分病原進化出了拮抗策略，通過分泌效應子（effectors）進入宿主細胞來抑制模式激活免疫反應。作為第二類固有免疫系統(tǒng)，植物可利用抗病蛋白來識別這些病原效應子，并激活免疫反應來對抗病原感染（效應子激活免疫反應）。
植物RLKs在植物固有免疫和生長發(fā)育過程中發(fā)揮了重要的作用。RLKs的拷貝數(shù)以及結構特征已有較多研究，但是關于植物RLKs的起源以及早期進化仍所知甚少。韓管助教授課題組在植物中對RLKs進行了大規(guī)模系統(tǒng)發(fā)生基因組學分析，發(fā)現(xiàn)所有鏈型植物（陸生植物和輪藻）以及部分綠藻、華藻和灰胞藻基因組能夠編碼RLKs，但是未在紅藻基因組中發(fā)現(xiàn)RLKs。在鏈型植物與“低等”輪藻分化之后，RLKs拷貝數(shù)在鏈型植物基因組中急劇增加。系統(tǒng)發(fā)生分析發(fā)現(xiàn)輪藻RLKs聚成很多不同的簇，而且輪藻RLKs分散在陸生植物RLKs多樣性之中，表明RLKs在輪藻之中已分化成多種類型，這些輪藻RLKs塑造了陸生植物RLKs的多樣性。該研究還發(fā)現(xiàn)輪藻RLKs具有至少81中膜外結構域，陸生植物RLKs具有至少76種膜外結構域，其中兩者共有23種膜外結構域，表明RLKs主要通過結構域的頻繁丟失和獲得的模塊化模式進化的。而且，很多輪藻RLKs經(jīng)歷了很強的正選擇，表明部分輪藻RLKs可能參與到植物和病原間的進化軍備競賽中，為植物登陸過程中應對微生物奠定了分子基礎。總之，該研究對于理解植物RLKs的起源和進化以及植物微生物間互作的遠古進化具有十分重要的意義。
相關研究發(fā)表在植物學主流期刊Plant Journal上（文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15157），博士研究生宮震同學為第一作者，韓管助教授為通訊作者。相關研究受到國家自然科學基金的支持。
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