植物抗病机理研究进展综述

汪巧

摘 要：在面对病原微生物的侵袭时，植物用2类先天性免疫系统对侵染做出免疫应答，第一类内免疫系统能识别很多种类微生物的共有分子并对其做出应答，第二类是对病原体分泌的毒力效应因子产生应答反应。该文根据最近的研究发现对植物免疫病原微生物的作用机理及研究进展进行了综述。

关键词：植物抗病；抗病蛋白；无毒效应因子

中图分类号 Q7 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）08-24-08

Advances on the Mechanism of Plant Disease Resistance

Wang Qiao

（College of Life Sciences， Wuhan University， Key Laboratory of Hybrid Rice， Wuhan 430072，China）

Abstract：When the plant in the face of pathogens，plants respond to the infection using two kinds of innate immune system，the first level is triggered by the recognition of Pathogen Associated Molecular Patterns，the second level is respond to the virulence factors that secreted by the pathogen.This paper summarizes the mechanism of plant defense pathogen microorganisms according to recent study.

Key words：Plant disease resistance；Resistance proteins；Virulence factors

当植物面临各种不利环境时，会影响其生长发育，严重时甚至死亡，据统计，我国每年损失将近500亿kg粮食，其中因病虫害造成的损失达200亿kg以上。因此，必须采取一定的措施控制这些损失，以减少浪费，而了解植物的抗病机制是提高疾病控制手段，保护农作物生产的重要的理论基础。

1 植物天然免疫系统

植物在自然环境中会受到各种各样的病原物的威胁，植物表层作为第一道防线能阻止病原菌的进入，表现出非寄主抗性，而致病菌一般能避开这些屏障成功侵入植物内部。当病原物侵入植物后，植物的不同器官发生病害会表现出不同的病理反应，同时也影响着植物的不同生理功能，如植物的根受到侵染后发生烂根就会影响植物汲取养料与水分。植物病原菌主要有真菌、细菌、病毒等，侵入方式也各不相同。细菌植物病原体都是在植物的细胞空隙内传播，大多数真菌病原体也不会进入细胞内部，而是把它们的菌丝伸进细胞内部，有的会形成一些像吸器一样特化的觅食结构，刺入细胞内获取营养物质，但真菌本身并不会进入到细胞质膜[1]。病原菌分泌一些分子进入到细胞外的空隙中，例如脂多糖、鞭毛蛋白和几丁质，这些分子能被植物细胞表面的某些受体所识别，并引发免疫反应。真菌类则利用吸器或者是一些未知的细胞内结构来释放效应蛋白，许多效应蛋白能够被细胞内的核苷酸结合受体（NB-LRR）所识别，进而引起更深更强烈的免疫反应[2]，这些为抵御外界病原物侵染而触发的免疫反应都属于植物的天然免疫系统。

植物的天然免疫系统主要可分为2个水平，第一个水平为病原相关分子模式成分触发的免疫反应（PAMP-Triggered-Immunity，PTI），是通过植物细胞表面的模式识别受体（Pattern Recognition Receptors，PRRs）识别病原微生物保守成分（Pathogen Associated Molecular Patterns，PAMPs）而激活的免疫反应[2-3]。而有的病原微生物在侵染特异的宿主植物后，能通过分泌纤毛释放一些毒力效应因子来抑制PTI途径，这时宿主植物进化出了第二个监视水平以抵御病原微生物的侵染，这一水平的免疫被称作效应因子触发的免疫反应（Effector-Triggered-Immunity，ETI）。ETI 通过抗性蛋白（Resistance proteins）来直接或间接地识别病原物产生的效应因子（Effectors），当R蛋白被激活后，通常会引起病原微生物感染位点处的细胞死亡，该现象被称为超敏反应（Hypersensitive Response，HR）[2-4]。植物的HR反应能有效阻碍病原微生物在发生HR反应的区域内生长，特别是那些靠吸器获取细胞养分的寄生虫，而且HR反应通常不会超出被病原微生物感染的区域。ETI途径引起的HR反应往往比PTI更为强烈，但并不是所有ETI途径都会引起HR反应，而且植物抗病也并不都会表现出HR反应。

目前的观点将植物的天然免疫系统分为以下4个阶段：第一个阶段为PAMPs引起的PTI途径，第二阶段为病原微生物分泌效应因子抑制PTI途径使植物对病原菌敏感，第三阶段为NB-LRR蛋白特异性识别效应因子触发ETI免疫反应，第四阶段为在自然选择的压力下病原菌产生另外的机制来抑制ETI，而R基因也随之产生新的与之相对应抗性使ETI被反复触发。

2 PTI免疫反应

任何一种植物都有能使之致病的病原物，不同的病原菌，特别是细菌和真菌，会向周围释放多种物质，包括多糖、脂肪酸、毒素等，病原菌分泌的某些特殊物质作为非特异激发子能使宿主植物识别病原菌。植物中能识别这些激发子的受体具体定位目前还不是非常清楚，但受体大多数存在于细胞外部或表面，少数位于细胞内部。研究表明，细胞表面模式受体一般由跨膜蛋白组成，细胞外部分有一个富含亮氨酸重复序列的区域，细胞内含有一个激酶结构域。

目前在植物中已经发现了许多PAMPs（表1），迄今为止研究最为深入的PAMPs是细菌的鞭毛蛋白（Flagellin），它是构成细菌鞭毛的亚单位蛋白。研究发现，鞭毛蛋白N端一段含有22个氨基酸残基的肽段（flg22）在革兰氏阴性菌中高度保守，作为激发子能引起水稻、番茄、拟南芥等植物的抗性反应[5]。在拟南芥中，能识别鞭毛蛋白的模式识别受体是FLS2（Flagellin-sensing 2）[6]，因其C端有一段富含亮氨酸重复序列，N端连接了一个BAK1激酶（Brassinosteroid Insensitive 1-associated kinase1），所以被称为富含亮氨酸重复序列的类受体激酶（Leucine rich repeat receptor-like kinase，LRR-RLK），属于LRRVII亚家族成员[7]。FLS2特异性识别并结合flg22后通过磷酸化激活抗病反应，然后FLS2通过受体介导的胞吞作用将信号传递到细胞内部，进而引起下游抗病反应。通过比对，在水稻等其他等高等植物中均发现了FLS2的同源蛋白，研究证明水稻中的FLS2同源蛋白一样能识别flg22[8]，表明它在植物中是保守的，且在早期进化中就具有抗病功能[9]。

表1 已发现的病原相关分子模式（PAMPs）及相应的模式识别受体（PRRs）

[病原相关分子模式＼&病原菌＼&活性基序＼&宿主植物＼&模式识别受体＼&参考文献＼&鞭毛蛋白

＼&革兰氏阴性菌＼&Flg22：鞭毛蛋白N端中含22个

氨基酸的肽段＼&拟南芥、烟草、

番茄、水稻＼&FLS2

（拟南芥，LRR-RLK）＼&5，6＼&延伸因子＼&细菌＼&elf18：延伸因子N 末端18个高度

保守的乙酰化氨基酸肽段＼&拟南芥等十字花科植物＼&EFR

（拟南芥，LRR-RLK ）＼&10，11＼&木聚糖酶＼&水霉＼&TKLGE：木聚糖酶表面抗原表位的

5 个氨基酸小肽＼&番茄、烟草＼&LeEIX1和LeEIX2

（番茄，RLPs）＼&55，56＼&几丁质＼&大多数真菌＼&N-乙酰几丁质寡糖＼&水稻、拟南芥、番茄、

小麦、大麦＼&CEBiP（水稻，RLPs）

CERK1（拟南芥）＼&12＼&Ax-21＼&水稻白叶枯病菌＼&axYs22：N 末端硫酸化的

17个保守氨基酸片段＼&水稻＼&XA21（水稻，LRR-RLK）＼&13＼&谷氨酰胺转氨酶＼&大豆疫霉＼&Pep-13：依赖于钙离子的谷氨酰胺

转氨酶13个保守氨基酸肽段＼&番茄、芹菜＼&未知＼&57＼&]

延伸因子Tu（Elongation factor Tu，EF-Tu）是细菌中大量存在的另一种蛋白，其N末端有18个高度保守的乙酰化氨基酸肽段（elf18），该片段在拟南芥等十字花科植物中能诱发与完整的EF-Tu一致的免疫反应。细菌中的EF-Tu能引起免疫应答而植物中的EF-Tu没有激发子活性，而且细菌EF-Tu仅对十字花科植物有感染力，表明了植物对细菌EF-Tu具有特异性识别作用，病原物对植物的侵染也具有选择特异性[10]。拟南芥中的EFR（EF-Tu receptor）是EF-Tu的模式识别受体，EFR与FLS2结构类似，都属于LRRVII亚家族[11]。用EF-Tu感染烟草不会引起免疫反应，但是将拟南芥的EFR基因转入烟草后在接触EF-Tu同样能产生抗病反应，另一个实验用延伸因子的保守肽段感染拟南芥，发现能诱导一系列的基因发生变化，其中也包括EFR，说明了植物中参与PTI反应的各种成分都是保守的。

大多数真菌的细胞壁都含有几丁质（Chitin），N-乙酰几丁质寡糖作为真菌的PAMPs能引起小麦、大麦等许多植物的抗性反应，水稻中几丁质的模式识别受体是几丁质结合蛋白（Chitin elicitor binding protein，CEBiP），CEBiP是跨膜蛋白，胞外含有两个LysM，与类受体蛋白（Receptor-like proteins，RLPs）类似，也具有胞外亮氨酸重复序列及跨膜域， 但胞质内缺少蛋白激酶域[12]；水稻白叶枯病菌分泌的Ax21（Activator of Xa21-mediated immunity）蛋白在黄单胞菌属细菌中是完全保守的，其N 末端硫酸化的17个保守氨基酸片段axYs22也具有PAMPs活性，在水稻中的PRR是XA21，与FLS2、EFR同属于LRRVII亚家族[13]。

除上述研究的比较清楚的PAMPs外，还有很多其他成分被确定为PAMPs。如革兰氏阴性菌外膜的主要成分脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）、烟草疫霉分泌的纤维素结合凝集素蛋白（CBEL）、冷休克蛋白、麦角固醇等。

3 ETI免疫反应

3.1 病原无毒基因与效应因子 植物第一个水平的PTI免疫途径能有效阻止大多数致病病原菌的进入，但病原微生物与植物协同进化的过程中也形成了能成功抑制PTI通路的机制。病原微生物通过III型分泌系统（Type III secretion system， TTSS）每次能向宿主植物细胞中释放15～30种效应因子[14-15]，这些效应因子通常赋予了病菌能修饰或改变参与抗病通路的某些蛋白以减弱或抑制植物细胞生理功能的能力，从而改变周围环境使之利于自身的生长，最终达到使植物发病的目的，病原菌中编码这类效应因子的基因被称为无毒基因（Avirulence，Avr）。研究人员发现了一个丧失通过Type III型分泌系统释放效应因子功能的番茄变种丁香假单胞菌TTSS突变体株系，用该突变株系侵染R蛋缺失的拟南芥转基因植株rpm1，然后再诱导表达AvrRpm1后（效应因子AvrRpm1能激活RPM1），发现病原菌在对照组上6d扩增了5倍，而在AvrRpm1存在的条件下3d就扩增了1 000倍，说明在R蛋白缺失的条件下，AvrRpm1能促进病原菌的增殖[16]，另外研究还发现该株系在大豆中能引发比野生型更为强烈和迅速的转录重组[17]。

目前研究已经发现并克隆到了多种Avr基因，实验发现在针对FLS2识别flg22的PTI途径中，假单胞菌至少产生了3种TTSS效应因子来抑制FLS2的识别并促进细菌的繁殖和侵染作用，目前发现的3个效应因子分别是AvrPto、AvrPtoB和AvrPphB。研究表明，AvrPto和AvrPtoB有可能是在MAPK3的上游途径中起作用以抑制PTI[18]，AvrPto可以和FLS2、EFR等模式识别受体以及BAK1的激酶区域相互作用，从而抑制受体的激酶活性和阻止FLS2-BAK1复合体形成，抑制PTI途径[19-20]。BAK1在PTI免疫应答反应中能与多种模式识别受体相互作用，所以修饰BAK1能有效的抑制PTI途径[21]；AvrPtoB是一个双蛋白，其N端具有致毒性，羧基端可能具有终止植物细胞死亡的功能，它的C端结构域具有E3泛素连接酶活性，能将FLS2泛素化，使之降解从而抑制FLS2的识别作用[22-23]；AvrPphB则是通过特异性降解PTI下游通路中的BIK1激酶和PBL1激酶来抑制信号的传递[24]。此外，假单胞菌分泌的另一种效应因子HopAI1也能抑制PTI途径，HopAI1是一个磷酸苏氨酸裂解酶，能使PTI反应中的MPK3和MPK6去磷酸化，从而抑制信号的转导[25]。丁香假单胞菌HopM效应因子靶向至少一个可能参与宿主细胞囊泡运输的ARF-GEF蛋白，表明操纵宿主植物囊泡运输对细菌的繁殖至关重要[26]。

3.2 植物抗病基因与R蛋白 第一个成功克隆的抗病基因是玉米抗圆斑病基因Hm1。据统计，人们目前从植物中克隆得到的抗病基因大部分是从番茄和拟南芥中得到的，如番茄的抗叶斑病基因Pto和拟南芥的RPM1（表2）。其中根据对已知的各种植物抗病蛋白结构的比较分析发现，R蛋白间往往具有相同的结构域，大多数的R蛋白都含有富含亮氨酸重复序列（Leucine Rich Repeat ，LRR）和核苷酸结合位点（Nucleotide binding site，NBS）结构域，有的还含有丝氨酸/苏氨酸激酶（Serine/Threorine kinase，STK）结构域。这些蛋白大致分为以下4类：

3.2.1 NBS-LRR类蛋白 即含NBS和LRR结构域的R蛋白，目前发现的大多数植物R蛋白都属于这一类。植物的NB-LRR根据其N端有无果蝇Toll白细胞介素-1受体（Toll-Interleukin-1 Receptor，TIR）结构域又可分为2类[27-29]，第一类是N末端含有TIR结构域的TIR-NBS-LRR，第二类为非TIR-NBS-LRR，而非TIR-NBS-LRR蛋白的N端往往连接了一个coiled-coil（CC）结构域。序列分析发现拟南芥中编码NBS-LRR的抗病基因约占整个基因组的1%，目前已经从拟南芥中成功克隆了将近200个NBS-LRR抗病基因，其中大部分为TIR-NBS-LRR；其次为CC-NBS-LRR，如拟南芥的RPM1抗病蛋白[30]；其他的非TIR-NBS-LRR只有2.7%，如水稻的Pi-b。NBS结构域是R蛋白的保守区域，该区域通常被称为NB-ARC结构域（Nucleotide-Binding adaptor shared by Apaf-1， Resistance proteins and CED-4），Apaf-1和CED-4是动物核苷酸结合寡聚化域（NOD）-受体（NLR）家族的成员，这些家族的成员都担任着免疫反应和凋亡调节者的角色，NB-ARC能够结合并水解核苷酸，推测可能作为一种转换分子使在识别病原物后调节R蛋白的活性[31-32]。LRR的结构相对NBS而言呈多样性，大多数人认为LRR的多样性是是植物与病原微生物竞争的结果，这样有利于R蛋白识别多种病原菌，研究表明LRR在病原物的识别和信号转导中担任重要角色[33]。

3.2.2 胞外LRR受体蛋白 即不含NBS，仅有LRR结构域的R蛋白，目前已知的该类蛋白有番茄的抗叶霉病基因Cf-2、Cf4、Cf5、Cf9等[34]。

3.2.3 含LRR的跨膜蛋白激酶（Leucine rich repeat transmembrane protein kinase，LRR-TM-PK） 这类蛋白除了含有一个胞外LRR结构域外，同时还含有一个跨膜结构域和一个蛋白激酶域。

3.2.4 不属于上述3种类型的其他R蛋白 像大麦抗白粉病基因Mlo编码的抗病蛋白有6个跨膜结构域（Transmembrane，TM），大麦的另一个Rpg1则只有2个串联的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域（STK），与其他抗病蛋白的结构均不相同。

表2 已克隆的植物抗病基因（R基因）及相应的无毒基因（Avr）

[植物＼&抗病基因＼&类别＼&无毒基因＼&病原菌＼&辅助

蛋白＼&参考

文献＼&大麦＼&Mla6＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrMla6＼&Blumeriagraminisf.sp.hordeii 白粉病菌＼&未知＼&58＼&Mlo＼&4＼&6个TM ＼&无＼&Blumeriagraminisf.sp.hordeii 白粉病菌＼&未知＼&59＼&Rpg1＼&4＼&STK＼&未知＼&Puccinia graminisf.sp.tritici 柄锈菌＼&未知＼&60＼&番茄＼&Cf-2＼&2＼&LRR＼&Avr2＼&Cladosporium fulvum 番茄叶霉病＼&Rcr3＼&61＼&Cf-4＼&2＼&LRR＼&Avr4＼&Cladosporium fulvum 番茄叶霉病＼&未知＼&62＼&Cf-5＼&2＼&LRR＼&Avr5＼&Cladosporium fulvum 番茄叶霉病＼&未知＼&63＼&Cf-9＼&2＼&LRR＼&Avr9＼&Cladosporium fulvum 番茄叶霉病＼&HABS＼&64＼&Prf＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrPto＼&P.syringae.pv.tomato 番茄变种丁香假单胞菌＼&Pto＼&65＼&胡椒＼&Bs2＼&1＼&X-NBS-LRR＼&AvrBs2＼&X.campestris ＼&未知＼&66＼&拟南芥＼&RPM1 ＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrB、AvrRpm1＼&P.syringae pv.maculicola 丁香假单胞杆菌＼&RIN4＼& 30＼&RPP5＼&1＼&TIR-NBS-LRR＼&AvrRPP5＼&Peronospora parasitica 霜霉菌＼&AtRSH1＼&67＼&RPP8＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrRPP8＼&Parasitica Biotrophic＼&未知＼&68＼&RPS2＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrRpt2＼&P.syringae pv.maculicola 丁香假单胞杆菌＼&RIN4＼&69＼&RPS5＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrPphB＼&P.syringae pv.maculicola 丁香假单胞杆菌＼&PBS1＼&70＼&RRS-1＼&4＼&TIR-NBS-LRR-NLS-WRKY＼&PopP2＼&Ralstonia solanacearum 青枯病菌＼&未知＼&71＼&水稻＼&Pib＼&1＼&X-NBS-LRR＼&未知＼&Magnaporthe grisea 稻瘟病菌＼&未知＼&72＼&Pi-ta＼&4＼&NB-LRD＼&AvrPita＼&Magnaporthe grisea 稻瘟病菌＼&未知＼&73＼&Xa1＼&1＼&CC-NBS-LRR＼&AvrXa1＼&Xanthomonas oryzae pv.oryzae 白叶枯病菌＼&未知＼&74＼&Xa-21＼&3＼&LRR-TM-PK＼&未知＼&Xanthomonas oryzae pv.oryzae 白叶枯病菌＼&未知＼&75＼&亚麻＼&L6＼&1＼&TIR-NBS-LRR＼&Avr567＼&Melampsora lini 叶锈病菌＼&未知＼&76＼&M＼&1＼&TIR-NBS-LRR＼&AvrM＼&Melampsora lini 叶锈病菌＼&未知＼&77＼&玉米＼&Hm1＼&4＼&HC毒素还原酶＼&无＼&Cochliobolus carbonum 玉米圆斑病菌＼&未知＼&78＼&烟草＼&N ＼&1＼&TIR-NBS-LRR＼&TMV-CP＼&Tobacco mosaic virus 烟草花叶病病毒＼&NRIPI＼&79＼&甜菜＼&Hs1pro- 1＼&2＼&LRR＼&未知＼&Heterodera schachtii：甜菜胞囊线虫＼&未知＼&80＼&]

3.3 R蛋白与效应因子的作用模式 当效应因子出现后，抗病蛋白是如何识别并与效应因子相互作用的呢？早在1971年Flor在研究亚麻对其致病菌——叶锈病菌的小种专化抗性时提出了“基因对基因假说”，这一假说主要阐述了当携带无毒基因（Avr）的病原菌与携带了抗病基因的宿主植物互作时，植物表现出非亲和性，即宿主抗病；其它情况下宿主感病则表现为亲和[35]。之后Van der Biezen和Jones以该假说为基础提出了“保卫假说”（guard hypothesis），该假说认为抗病基因所编码的抗病蛋白主要扮演着植物体内监督者的角色，主动监视着病原无毒效应因子或植物体内其他因子的变化[36]。前者倾向于认为R蛋白与效应因子是直接相互作用的，而后者提出了除R蛋白与效应因子外还有第三方参与到该过程中，进一步提出了间接相互作用模式。

在亚麻的抗性蛋白L5、L6、L7与叶锈病菌分泌的效应因子Avr567的酵母双杂实验中，结果表明二者在体外能直接相互作用[37]。水稻的Pi-ta抗病蛋白与稻瘟病菌的效应因子AvrPita也证明了在体外能相互作用[38]。然而越来越多的研究表明大多数的R蛋白与效应因子之间是通过另一个蛋白以间接方式相互作用的，最典型的例子是拟南芥抗病蛋白RPM1（Resistance to Pseudomonas syringae pv.maculicola 1）与RPS2（Resistance to Pseudomonas syringae）共同守护RIN4（RPM1 interacting protein 4）蛋白，III 型效应因子AvrRpm1、AvrB和AvrRpt2出现后通过修饰或改变RIN4的构象继而激活RPM1和RPS2引起HR反应。

AvrRpt2是RPS2的效应因子，其产物是一个28KD的半胱氨酸蛋白酶[39-40]，当AvrRpt2的N端被切割后其C端21KD大小的片段能定位到RPS2所在的质膜上，然后识别并切割RIN4上RCS1和RCS22个位点，RIN4的切除激活RPS2后起始免疫信号通路[41-45]。而RPM1激活抗性反应是由2种不相关的效应因子AvrB和AvrRpm1引起的[46]。AvrRpm1和AvrB二者本身都没有激酶活性，但是AvrRpm1或AvrB效应因子出现后，能引起RIN4的磷酸化，RPM1通过感知RIN4的磷酸化而被激活，从而诱导超敏反应的发生，研究指出宿主RIPK激酶（RPM1-Induced Protein Kinase）能催化RIN4位点上的Thr166磷酸化进而起始免疫信号通路，然而将RIN4 166位点上的Thr突变为不能被磷酸化的Ala后，发现用AvrRpm1能激活RPM1而用AvrB则不能，说明RIN4 166位点很有可能就是AvrB的目标作用位点，而AvrRpm1则是通过磷酸化RIN4的其它位点来激活RPM1的[47-48]。另有研究发现，RIPK基因敲除突变只能部分的影响RIN4的磷酸化和RPM1介导的抗性反应，表明还有其它激酶参与到这些事件中[49]。

另外，之前有研究证明假单胞杆菌的AvrPto和AvrPtoB能与抗病蛋白Pto直接相互作用并起始HR反应[50-51]，但Pto蛋白是一个丝氨酸/苏氨酸激酶，同时又有研究表明Pto需要进一步与NBS-LRR蛋白Prf结合才能介导抗病反应，于是推测Prf才是真正的R基因，而Pto只是作为中间蛋白竞争性的与效应因子结合，以避免其真正靶标FLS2/EFR1被识别[10，24]。除此之外，之前同样为丝氨酸/苏氨酸激酶的PBS1也被误认为是R基因[52]，然而实际上PBS1与效应因子AvrPphB相互作用后激活真正的NBS-LRR蛋白PRS5后继而引起HR反应[24]。

3.4 受体定位 植物免疫反应中受体的定位还没有一个统一的定论，不管是细胞质还是细胞膜，均有免疫受体定位模型。

3.4.1 核定位 大麦的MLA10、拟南芥的RPS4与SNC均需要细胞核内NB-LRRs的积累才能高效的诱导免疫应答。例如：大麦霉病效应因子AvrA10出现后，MLA10被发现积聚在细胞核中，并且与2个WRKY家族蛋白相联系。WRKY家族蛋白是PTI基因的转录抑制物，当MLA10竞争性的与WRKY家族蛋白结合后去除了WRKY家族蛋白对PTI基因的抑制作用，使得PTI水平的免疫反应被激活[53]。

3.4.2 细胞质定位 实验发现土豆中的NB-LRR Rx蛋白是在细胞核-质中激活免疫应答的，但它同时需要细胞质和细胞核二者来保证它活性的正确调节[54]。Rx蛋白与细胞质中的RanGAP2相结合时具有Rx功能，这种相互作用可调控Rx核质平衡。RanGAP2的过量表达可以使Rx隔离在胞质中。然而表达一种带有核定位信号的RanGAP2修饰成分可以使Rx 在细胞核中积累。2种模式都可以积累Rx蛋白，但是细胞核残留抑制了Rx的功能，而细胞质中的积累可强化Rx功能，这种调节作用具有一定微弱的自主性。再者，当有土豆病毒X的外壳蛋白（Rx的相应诱导分子）出现后，若迫使Rx在细胞核中积累，则Rx是不具有活性的，表明病原物的识别和抗性信号转导都必须发生在细胞质中，因此，核Rx积累可能是一个负调节机制，用于当无CP时抑制Rx的活性。

3.4.3 膜定位 实验证明，拟南芥中的RPM1不管是在无活性状态还是RIN4的T166E位点突变体出现时得激活状态，它都是与细胞膜结合的，表明RPM1的激活和信号转导发生在细胞质膜上，并在细胞质中起始信号转导通路[44]。另外一些NB-LRRs具有膜锚定或是棕榈化或是肉豆蔻酰化位点，能指导蛋白质定位于细胞内膜上的特异位点，例如亚麻的锈病抗性蛋白L6、M和P2分别被定位到高尔基膜、液泡膜和细胞溶质中，在L6、M和P2彼此之间交换N端结构域的实验中表明膜上的附着对L6抗性蛋白的功能及由自主性L6的TIR结构域介导的效应因子依赖型的信号转导非常重要，说明L6蛋白早期的信号转导发生在高尔基膜上。

4 结语

植物是主要的生命形态之一，能为其他生物提供生命所需的氧气和能量等，人类和动物所必需的食物几乎都是由植物直接或间接提供的。同动物一样，植物也会感病，引起植物致病的因素与动物的很相似，都包含了致病微生物（如病毒、细菌、线虫等），不适的环境（营养短缺或过剩等），土壤或空气中出现有害物质等。虽然植物不能像动物一样可以主动避开不利环境，但在与环境相适应的过程中为了抵御各种病原物的侵染，同样进化出了特殊而高效的免疫机制。研究植物的免疫机制，对研究农作物抗病机理和作物增产等具有重要意义，可以被用于支撑粮食作物改良、纤维和生物燃料生产。

植物免疫防御有PTI与ETI2个途径，PTI途径由模式识别受体识别病原微生物分子模式成分而被激活，ETI途径则主要依赖于R蛋白对病原微生物释放的效应因子的识别。拟南芥中的R蛋白RPM1与RPS2的识别依赖于辅助蛋白RIN4的磷酸化。关于R蛋白的定位目前还没有统一的模型，目前大致可分为3种。现已证明大麦的MLA10定位在细胞核中起始PTI途径；土豆中的Rx蛋白需要核质互作保证Rx蛋白的正确活性；亚麻的L6在高尔基体上起始信号通路，而拟南芥中RPM1是定位在质膜上起始信号转导的。

在过去的几十年中，科学家们在植物免疫方面的认识已经大大提高，但这些只是冰山一角，还有很多尚不清楚的地方，例如R蛋白的活化机制具体是怎样的，是什么信号激活受体，它们都是在哪并如何引发防御信号转导的，这些都有待科学家们进一步的研究。

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