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奋进南师

生命科学学院韩管助课题组在植物免疫系统进化研究取得重要进展

近期,植物学主流期刊Plant Journal(影响因子6.141)以“Flourishing in water: the early evolution and diversification of plant receptor-like kinases”为题在线发表了银河游戏平台生命科学学院韩管助教授课题组银河线上娱乐植物免疫系统起源和进化的最新研究进展。

植物主要依靠固有免疫系统来对抗病原感染。广义上来说,植物固有免疫系统可以分为两类;其中一类依赖于植物细胞表面上的模式识别受体,植物的模式识别受体绝大多都是受体样激酶(RLKs)或受体样蛋白(RLPs)。模式识别受体可以识别病原微生物某些共有的保守分子结构(即病原相关分子模式)。模式识别受体一旦识别这些病原相关分子模式便会被激活,从而诱导防御反应来对抗病原感染(模式激活免疫反应)。而部分病原进化出了拮抗策略,通过分泌效应子(effectors)进入宿主细胞来抑制模式激活免疫反应。作为第二类固有免疫系统,植物可利用抗病蛋白来识别这些病原效应子,并激活免疫反应来对抗病原感染(效应子激活免疫反应)。

植物RLKs在植物固有免疫和生长发育过程中发挥了重要的作用。RLKs的拷贝数以及结构特征已有较多研究,但是银河线上娱乐植物RLKs的起源以及早期进化仍所知甚少。韩管助教授课题组在植物中对RLKs进行了大规模系统发生基因组学分析,发现所有链型植物(陆生植物和轮藻)以及部分绿藻、华藻和灰胞藻基因组能够编码RLKs,但是未在红藻基因组中发现RLKs。在链型植物与“低等”轮藻分化之后,RLKs拷贝数在链型植物基因组中急剧增加。系统发生分析发现轮藻RLKs聚成很多不同的簇,而且轮藻RLKs分散在陆生植物RLKs多样性之中,表明RLKs在轮藻之中已分化成多种类型,这些轮藻RLKs塑造了陆生植物RLKs的多样性。该研究还发现轮藻RLKs具有至少81中膜外结构域,陆生植物RLKs具有至少76种膜外结构域,其中两者共有23种膜外结构域,表明RLKs主要通过结构域的频繁丢失和获得的模块化模式进化的。而且,很多轮藻RLKs经历了很强的正选择,表明部分轮藻RLKs可能参与到植物和病原间的进化军备竞赛中,为植物登陆过程中应对微生物奠定了分子基础。总之,该研究对于理解植物RLKs的起源和进化以及植物微生物间互作的远古进化具有十分重要的意义。

相关研究发表在植物学主流期刊Plant Journal上(文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15157),博士研究生宫震同学为第一作者,韩管助教授为通讯作者。相关研究受到国家自然科学基金的支持。

  • 更新时间

    2021年01月11日 14:42

  • 阅读量

  • 供稿

    生科院

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