2021年3月11日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳研究团队在国际顶尖学术期刊《自然》上发表最新研究成果，揭开了植物不同免疫系统之间的亲密关系，同时建立了新的植物免疫系统架构模型，为后续通过整合植物双层免疫系统来培育优良持久抗病的农作物品种提供了新思路。

植物在与病原菌长期“博弈”的过程中，进化出了两层先天免疫系统来抵抗病原菌的入侵。植物能够通过细胞膜表面的受体蛋白识别病原菌所携带的一些分子，如鞭毛蛋白，从而激活第一层免疫系统（称为PTI）。病原菌为对抗植物的免疫反应，会向植物体内分泌毒性蛋白来抑制植物的防御反应，从而促进病原菌入侵。相应地，植物会通过细胞内的另外一类受体蛋白感知病原菌分泌的特定毒性蛋白，从而触发植物的第二层免疫系统（称为ETI）以激活更强烈的免疫反应来抵抗病原菌的攻击。

之前大多数研究者都是将PTI和ETI这两层免疫通路作为两个平行的免疫分支来研究，但这两层免疫系统之间的关系一直以来尚不清楚，这也成为植物免疫领域尚待解决的重要科学问题之一。辛秀芳研究团队在研究中发现，PTI通路缺失的植物中ETI抗性也是有缺陷的。经过进一步科研攻关，发现第一层免疫系统对激活第二层免疫系统输出正常的免疫反应，尤其是在调控活性氧的产生方面起有重要作用。活性氧作为能够直接杀死病原菌的分子及放大植物其它免疫事件的信号，对植物抵抗病原菌的入侵具有重要作用。该研究揭示了植物两层免疫系统通过精密地分工合作来实现活性氧的大量产生，其中ETI免疫系统负责增强活性氧合成酶RBOHD蛋白的表达，而PTI免疫系统促进RBOHD蛋白完全激活，二者缺一不可。此外，这项研究还发现植物的ETI免疫系统可以通过增强PTI免疫系统中核心蛋白组分的表达，从而放大PTI免疫系统，诱导其更加持久的免疫输出。

PTI和ETI两大免疫系统相辅相成，为植物在应对病原菌入侵时激发强烈而持久的免疫反应提供了有力保障。该研究为人们重新认识和理解植物免疫提供了重要的理论依据。

各种病原微生物侵染导致的植物病害是自然生态系统和现代农业生产的一大危害，也给全球粮食安全带来了巨大挑战。辛秀芳研究团队的这一发现，无疑在植物抗病领域有着重要的意义。

辛秀芳研究组博士研究生袁民航为该论文第一作者，辛秀芳研究员为通讯作者。研究组博士研究生江泽宇、蔡博莹、博士后王易平和河南大学联培研究生刘梦汇为共同作者。该研究得到了中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民研究员及其实验室毕国志博士和美国杜克大学Sheng Yang He教授及其实验室Kinya Nomura博士的大力支持与帮助。此课题得到分子植物科学卓越创新中心、植物分子遗传国家重点实验室和中国科学院项目等的资助。

85后年轻博士辛秀芳于2017年加入中国科学院分子植物科学卓越创新中心以及中国科学院-约翰·英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心，任研究组长和博士生导师，研究方向为植物病原微生物的致病机制、植物的免疫系统以及植物叶际微生物组等。2020年获中国植物生理与植物分子生物学学会颁发的卫志明青年创新奖。

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