今天凌晨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员、85后年轻女科学家辛秀芳及其团队在国际顶尖学术期刊《自然》上发表最新研究成果，揭开了植物两大免疫系统通路PTI和ETI如何互相“合作”，联手抵御各种病原微生物入侵的奥秘。这一重要的研究成果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。

植物与病原菌长期“博弈”的过程中进化出两层免疫系统

植物对维持地球生态系统至关重要，但在其生长发育过程中，会不时面临着复杂恶劣的环境挑战，其中包括来自于各种病原微生物（例如细菌、真菌和卵菌等）的攻击。由于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。

植物在与病原菌长期“博弈”的过程中，进化出了免疫系统。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，从而激活植物的第一层免疫系统（称为PTI），来抵抗病原菌的入侵。作为对策，成功入侵的病原菌会通过向植物细胞内分泌一类毒性蛋白，从而反过来攻击植物的免疫系统，以利于其侵染植物。所谓“魔高一尺道高一丈”，植物会通过细胞内的另外一类受体蛋白感知病原菌的一些毒性蛋白，从而触发植物的第二层免疫系统（称为ETI），激活更强烈的免疫反应来抵抗病原菌的攻击。

两层免疫系统不是独立平行的免疫分支，而是协同御敌

之前，绝大多数植物免疫领域的研究都是将植物的两条免疫通路作为两个独立平行的免疫分支，来分别寻找两个通路中的重要元件及其如何调控植物的防御反应。

辛秀芳的研究团队通过大量实验发现，植物的两层免疫系统不是独立平行的免疫分支，而是互相协同“作战”。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。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。这一精巧的合作机制能够保障植物在面临病原菌的侵染时，快速准确地输出足够的免疫响应，同时在植物面临不同微生物（如非致病或致病力弱的微生物）时，避免过度的免疫输出，从而确保植物平衡生长和环境胁迫的抗性反应。

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。因此，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。

辛秀芳团队的研究成果不仅揭开了植物不同免疫系统间的亲密关系，建立了新的植物免疫系统架构模型，而且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。

人物小档案：85后年轻女科学家辛秀芳

1985年出生的辛秀芳本科毕业于中国农业大学生物学院。2014年博士毕业于美国密歇根州立大学植物生物学系，2014-2017年在美国密歇根州立大学进行博士后训练。

2017年，她顺利通过了中科院以及中科院-英国约翰·英纳斯联合中心的入职面试。在回国3年多的时间里，她带领平均年龄才20多岁的研究团队取得重要科学研究进展，在国际知名学术刊物发表论文。

谈及科学研究的艰辛，辛秀芳说，“很多科学研究的过程是研究人员凭借领域内已有的认知先做出一个假设，然后通过实验去验证这个假设，实验需要几个月甚至几年的时间来做，如果最后发现当初的假设是错误的，那么过去的几个月甚至几年时间可能就是一种浪费(因为不会有成果产出)，这样的结果是非常残酷的。同时，科学研究也面临同行的压力，如果你的研究进展比别人的研究进展慢，别人先发表了论文，那么你的研究论文很可能就不会得到发表。”

目前，辛秀芳在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。

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