你知道吗?一些脂肪酸可以激发马铃薯的免疫反应，导致它抗性增强

Pep-13是一个在卵菌中高度保守的基序，最早被从大豆疫霉的一个具有谷氨酰胺转氨酶（transglutaminases，TGase）活性的糖蛋白GP42中被鉴定到，且可以作为PAMP被马铃薯识别，触发PTI反应。

Pep-13引发的PTI反应不依赖SERK3/BAK1；参与识别Pep-13的PRR基因被利用遗传学方法定位到马铃薯三号染色体顶端附近，该区域中曾被注释到5个候选LRR-RLKs，然而进一步的试验表明这5个RLKs都不能单独介导针对Pep-13的PTI反应，这可能是因为相关基因的开放读码框尚未被注释到，也可能由于针对Pep-13的PTI反应并非由单一RLK介导。

需要注意的是，以上几种PAMPs均属于蛋白质或肽类，而病原菌的其他分子也可以作为PAMPs被植物识别。

一些脂肪酸，例如来自致病疫霉的二十碳五烯酸和花生四烯酸可以激发马铃薯的免疫反应，引起倍半萜等次生代谢产物的积累，引发马铃薯对致病疫霉的抗性增强。

此外，真菌细胞壁中的多糖组分，例如几丁质（chitin），也可以作为PAMPs触发植物的PTI反应，但目前尚无证据证明卵菌细胞壁对植物PTI的激发作用。

非蛋白质类PAMPs分子在卵菌-植物互作过程中所处的地位，仍有待进一步研究。

抗病基因（resistancegene，R gene）表达后识别病原菌的效应分子，引发后续包括过敏反应（hypersensitiveresponse，HR）在内的一系列免疫应答，称为效应分子触发免疫（effector-triggeredimmunity，ETI）；在此过程中，被识别的效应分子也被称为无毒基因（avirulencegene，Avr）。

在早期的晚疫病抗病育种研究中，最初的抗病基因主要来自于墨西哥六倍体野生种马铃薯Solanum demissum，其所含的11个（R1-R11）抗晚疫病基因，均为小种专化型的主效抗病基因。

但随着致病疫霉各生理小种的不断变异，早期的抗病基因已全部失去抗病功能。

随着现代分子生物学与高通量测序技术的快速发展，利用抗病基因图位克隆结合比较基因组学，抗性基因富集测序（resistancegene?enrichment?sequencing，Renseq）以及病原菌效应子组学等方法，抗病育种学家不断从各类野生马铃薯资源中克隆到全新的抗病基因，最著名广谱抗性基因包括Rpi-vnt1.1、Rpi-blb1、R8、Rpi-amr1等，但能够克服这些抗病基因的致病疫霉生理小种也随之涌现。

此前，Paluchowska等已对茄属Solanum spp.植物中的抗晚疫病基因进行了系统的整理，我们不再重复罗列。

在这里，我们把目光移向近年来新发现的抗病基因识别与作用机制，关注这一领域的理论进展。

NLR（nucleotide-bindingdomainandleucine-richrepeat-containing）是最重要的抗病基因家族，一般认为其LRR结构域是决定识别特异性的关键，例如茄属植物中抗病基因Rpi-chc1的一系列等位基因在LRR结构域上存在分化，而这种分化使得它们能够识别致病疫霉PexRD12/31超家族的一系列效应分子。

又如马铃薯的两个抗病基因Gpa2和Rx1分别可以识别马铃薯白线虫Globodera pallida和马铃薯X病毒（potatovirusX），人为重组他们的LRR结构域可以使他们的识别功能发生交换，而二者的其他结构域和内源启动子的交换均不会影响识别功能。

然而，NLR对效应分子的识别功能并不一定依赖于LRR结构域，一个极端的案例是拟南芥中的RBA1，该抗病基因缺失了常规NLR中保守的NBS和LRR结构域，仅有一个Toll/白介素1样受体（Toll/interleukin-1receptor，TIR）结构域，然而RBA1可以完成对丁香假单胞菌Pseudomonas syringae效应分子HopBA1的识别。

值得注意的是，以上识别方式依赖于抗病蛋白和效应分子的直接结合，但近年的一些研究显示，某些效应分子触发的ETI反应涉及间接识别。

研究者们提出了一系列模型用于解释这些间接识别过程。

“守卫（Guard）模式”最早被用于描述番茄对丁香假单胞菌效应分子AvrPto的识别，在这个模型中，AvrPto靶向番茄防卫蛋白PTO，而PTO与番茄NLR蛋白PRF存在组成型的分子间互作，AvrPto对PTO的识别“惊扰了”PTO，导致PTO与PRF解离，激活下游的ETI信号通路。

在这个模型中，抗病蛋白并未直接识别效应分子，而是“监控”效应分子靶向的关键靶标，通过这些靶标的变化发现前来入侵的效应分子。

这一模型的基本逻辑是，抗病蛋白所监控的靶标位点在植物免疫反应中是存在特定功能的，并因此才会成为病原菌效应分子靶向的目标，然而这种功能上的两面性将导致这类靶标位点受到相反的选择压力，并很可能表现出分裂选择的演化模式：要么避免被效应分子靶向，逃避病原菌的攻击；要么增强与效应分子的结合能力，确保后续ETI反应足够敏感。

后续的研究发现，病原菌效应分子可能攻击不止一个靶标，而并非所有的靶标都有助于增强毒力，例如拟南芥RIN4受到丁香假单胞菌效应分子AvrRpt2的直接靶向，并且参与后续ETI反应，然而RIN4的T-DNA插入失活突变体上AvrRpt2的毒力功能非但没有减弱，反而有所增强，这与“守卫模式”的基本逻辑相违背。

基于这些推理和实验结论，研究者于2008年推演了“守卫模式”向“诱饵（decoy）模式”的转变，在诱饵模式中，病原物效应分子的靶标并非唯一的，而真正参与后续ETI反应的靶标作为诱饵存在，攻击诱饵对植物免疫的损害有限或根本没有损害，却可以激活后续抗病基因的识别。

在此基础之上，Cesari等于2014年提出了新的“整合诱饵（integrateddecoy）假说”，他们注意到一些抗病蛋白携带有额外的、非保守的结构域，且这些结构域往往涉及和效应分子的互作，例如抗病蛋白RRS1带有WRKY结构域，可以与效应分子AvrRps4结合；而另一个抗病蛋白Pi5-2在C末端具有效应分子AvrRpt2的识别位点，基于这些证据，研究者推测，一些“诱饵模式”中的诱饵关键识别位点已被整合到抗病蛋白上，作为“整合诱饵”，从而允许抗病基因直接识别效应分子。

这一猜测提示我们，可以将效应分子的作用靶标与已知的NLR蛋白整合，来人工“定制”抗病基因、识别其他效应分子。

例如用能够识别荧光蛋白的单结构域抗体片段（single-domainantibodyfragment）替换Pik-1的整合结构域，使得重组后的Pik可以识别荧光蛋白、引发坏死，这无疑为抗病资源的发掘应用提供了全新的思路。

一组被称为NRC（NLRrequiredforcelldeath）的NLR抗病基因早就引起了研究者的关注。

NRC1最早于番茄对叶霉Fulvia fulva的免疫反应中被发现，它参与了番茄抗病基因Cf-4对叶霉无毒基因Avr4的识别，并且参与到Avr9、AvrPto（来自丁香假单胞菌P. syringae）、tvEIx（来自绿色木霉Trichoderma viride）等一系列效应分子引发的HR反应过程中，这种“一对多”的功能特点不同于传统的基因对基因学说。

更多的研究证明，许多（但不是全部）互作案例中存在另一个不参与识别，但对坏死功能至关重要的NLR蛋白存在；这种情况下，参与识别无毒蛋白的NLR被称为“SensorNLR”，而不参与识别、辅助信号传导的NLR被称为“HelperNLR”]。

随后，NRC2、NRC3和NRC4被鉴定到，且研究发现这些HelperNLR在信号传递中的功能有时是可以互相替代的，例如马铃薯抗病基因Rx介导对马铃薯X病毒（PVX）的效应分子CP的抗性，而这种抗性可以依赖NRC2、NRC3或NRC4中的任意一者实现，只有当这3个HelperNLR全部被沉默后，才会表现出抗性受损。

这种“冗余性”机制确保了植物ETI反应不会因少数HelperNLR出现异常而遭受破坏，大大提高了植物免疫的稳定性。

当然，并不是所有NLR都需要成对发挥作用，一个有趣的NLR，拟南芥中的ZAR1，揭示了全新的机制。

ZAR1能够识别来自多种病原物的不同效应分子，其识别过程涉及一系列RLKs参与，例如在识别野油菜黄单孢杆菌Xanthomonascampestris效应分子AvrAC的过程中，AvrAC通过尿苷化PTI过程中的一个RLK——BIK1发挥毒性功能，但在此过程中被并不参与PTI的诱饵PBL2捕获；尿苷化的PBL2与ZAR1和另一个假激酶RKS1形成复合体，并经寡聚化形成一个五聚体，被称为抗病小体（resistosome）。

该抗病小体呈漏斗形，可以嵌入细胞膜，成为钙离子通道，带来快速的钙离子内流，并最终触发免疫反应和细胞坏死。

在这个实例中，ZAR1同时起到了识别和信号传递的功能，且通过寡聚化、形成离子通道快速启动细胞坏死。

NLR的寡聚化和抗病小体的形成已被发现在多个抗病过程中发挥重要作用，例如在少花龙葵S. americanum抗病基因Rpi-amr3对致病疫霉效应分子AVRamr3的识别过程中，Rpi-amr3诱导辅助NLR蛋白NRC2与NRC4寡聚化形成抗病小体，介导下游的免疫反应；而在另一个抗病基因Rpi-amr1对无毒基因AVRamr1的识别过程中，仅有NRC2被诱导形成抗病小体，这一研究证明抗病小体在晚疫病抗病过程中发挥重要而复杂的作用。

另一个值得注意的问题是，尽管传统的zig-zag模型将PTI与ETI描述为泾渭分明的两个阶段，然而实际的植物抗病过程中，二者的关系是复杂的。

辛秀芳研究员团队发现，阻断PTI会严重损害ETI的强度，因为PRR相关的信号传递是ETI所必需的，且ETI过程中的ROS产生依赖于来自RLK的信号，这证明PTI是ETI的基础。

而与此同时，ETI与PTI会相互增强，这涉及到一系列关键基因的转录增强和积累，提示我们不能将两种免疫过程简单拆分讨论，我们期待未来致病疫霉与马铃薯的互作研究将带来更多基础理论更新，进一步丰富我们对植物病理学的了解。