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来源 | 中国农业大学
近日，中国农业大学徐光远副教授与美国德克萨斯农工大学单立波教授和加拿大多伦多大学Keiko Yoshioka团队合作在国际学术期刊The Plant Cell发表了题为A Tale of Many Families: Calcium Channels in Plant Immunity的综述论文。
在长期进化过程中，为了抵抗不同类型的病原微生物的侵害，植物逐渐形成了一系列复杂而有效的保护机制。简言之，第一层防御是利用细胞表面的免疫受体, 也称为模式识别受体(pattern-recognition receptors, PRRs) ，识别病原微生物相关分子模式 (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) ，引发下游的免疫反应，这一层防御被称为模式触发的免疫反应(pattern-triggered immunity, PTI) ；然而病原微生物利用效应蛋白逃避和抑制PTI，植物相对应地进化出一类包含核苷酸结合结构域和亮氨酸富集重复区的受体类蛋白 (nucleotide-binding domain and leucine-rich repeat receptors, NLRs) , 直接或间接识别进入到植物细胞内的效应蛋白, 其激活的免疫反应被称作效应蛋白触发的免疫(effector-triggered immunity, ETI) 。此外，局部感染可触发全身获得性抗性 (systemic acquired resistance, SAR) ，使得植物在受到病原微生物第二次侵染时表现出更快更强的免疫反应，同时具有更广谱的抗病性。
植物在感知病原微生物的入侵后，会启动协同的免疫反应。细胞质钙浓度[Ca2+]cyt的瞬时升高是植物免疫中的早期反应之一。正常情况下质外体中的游离Ca2+浓度远高于细胞质。因此，钙通道活性的精准调节是Ca2+内流触发下游免疫信号转导的关键。植物不同层次的免疫系统中Ca2+在时间、幅度、持续时间、动力学和来源上有所不同。近期的研究揭示了多种类型的钙通道在植物免疫中的重要作用及其调控机制。此外，一些免疫受体可作为非典型的Ca2+通道。这些发现为研究免疫受体如何启动细胞死亡和信号转导开辟了新的视角。本综述系统总结了植物免疫中不同的Ca2+转导通道，并分析了它们在免疫信号转导中的分子和遗传作用模式。本文还讨论了控制这些通道的稳定性和活性的调节机制。
图1. 植物免疫中的钙信号
图2. 参与植物免疫的多种钙通道
图3. 植物免疫中Ca 2+ 信号和Ca2+通道研究的未来展望
中国农业大学徐光远副教授和加拿大多伦多大学的Wolfgang Moeder博士为该论文的第一作者。本研究受国家自然科学基金 和中国农业大学2115人才培育发展支持计划的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koac033
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