夏啟中

(黃岡師范學(xué)院 生物與農(nóng)業(yè)資源學(xué)院，湖北 黃岡 438000)

不同的病原物采用不同的策略侵染植物。病原細(xì)菌通過(guò)氣孔或排水孔，或通過(guò)傷口進(jìn)入后，在胞間質(zhì)外體中繁殖。線蟲和蚜蟲可直接插入口器進(jìn)入植物細(xì)胞而獲得喂飼。真菌也可直接進(jìn)入植物表皮細(xì)胞，或延伸其菌絲進(jìn)入植物細(xì)胞表面、細(xì)胞間和胞質(zhì)中。病原真菌和卵生菌能內(nèi)折吸盤進(jìn)入寄主的細(xì)胞膜。吸盤的胞膜、胞外基質(zhì)和寄主胞膜形成一個(gè)緊密的界面，在界面結(jié)合處產(chǎn)生相互作用。各種類型的病原菌都能將其激活物(效應(yīng)分子、毒性分子)導(dǎo)入植物細(xì)胞，從而增強(qiáng)病原菌的感染性。

植物不像動(dòng)物，沒有可移動(dòng)的防衛(wèi)細(xì)胞和體細(xì)胞適應(yīng)性免疫系統(tǒng),只能依賴于每個(gè)細(xì)胞的內(nèi)在免疫性和從感染位點(diǎn)產(chǎn)生的系統(tǒng)信號(hào)[1-2]。植物抗病蛋白(R)具有多樣性，根據(jù)“看護(hù)假說(shuō)”，R蛋白可能被病原菌編碼的激活物間接激活，而不是被直接識(shí)別。這意味著R蛋白通過(guò)監(jiān)控激活物作用的寄主細(xì)胞目標(biāo)的完整性而間接識(shí)別病原菌激活物。R蛋白識(shí)別“病原菌誘導(dǎo)的自我修飾”與哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)中的“危險(xiǎn)信號(hào)”模型中的“自我修飾”的識(shí)別相類似[3]。

植物具有兩種類型的植物免疫系統(tǒng)。一類是通過(guò)跨膜模式識(shí)別受體(PRRs)對(duì)緩慢進(jìn)化的微生物或病原菌相關(guān)聯(lián)的分子模式(MAMPs或PAMPs)，例如鞭毛蛋白產(chǎn)生反應(yīng)；第二類利用由多數(shù)R基因編碼的多態(tài)性NB-LRR蛋白產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)起作用。NB-LRR與動(dòng)物CATEPILLER/NOD/NLR蛋白和STAND ATPase相關(guān)聯(lián)[4]。多種多樣的病原菌激活物被NB-LRR蛋白識(shí)別，激活防衛(wèi)反應(yīng)。NB-LRR介導(dǎo)的抗病性對(duì)專化性活體營(yíng)養(yǎng)型或半活體營(yíng)養(yǎng)型是有效的，但對(duì)侵染期間殺死寄主組織的病原菌(死體營(yíng)養(yǎng)型)則不起作用[5]。

對(duì)植物免疫反應(yīng)的代表性觀點(diǎn)可概括為“四階段的鋸齒狀”模型。在第一階段，PAMPs(或MAMPs)被PRRs識(shí)別，導(dǎo)致PAMPs啟動(dòng)的免疫性PTI，阻止進(jìn)一步侵染；在第二階段，成功侵染的病原菌產(chǎn)生具毒性的激活物，激活物能干擾PTI，導(dǎo)致激活物啟動(dòng)的感病性(ETS)；在第三階段，激活物特異性地被特定NB-LRR蛋白識(shí)別，導(dǎo)致激活物啟動(dòng)的免疫性(ETI)產(chǎn)生。對(duì)激活物的識(shí)別可以是間接的，也可以是通過(guò)NB-LRR直接的。ETI是一種加速和放大的PTI效應(yīng)，可產(chǎn)生抗病性。在第四階段，自然選擇使病原菌通過(guò)擺脫或通過(guò)其他的激活物來(lái)抑制ETI，從而逃避了ETI。自然選擇導(dǎo)致新的特異性R產(chǎn)生以重啟ETI[6]。

1 微生物和植物識(shí)別模式

植物基礎(chǔ)抗病性是由毒性病原菌對(duì)感病寄主所激活的抗病性。有人認(rèn)為基礎(chǔ)抗性是“PTI加上弱ETI減去ETS，即PTI+弱ETI-ETS”。對(duì)PTI典型的激發(fā)子是細(xì)菌鞭毛蛋白，可以啟動(dòng)不同植物的防衛(wèi)反應(yīng)。基于運(yùn)動(dòng)性的鞭毛蛋白對(duì)細(xì)菌在植物中的致病性非常重要。一種合成22個(gè)氨基酸多肽flg22，來(lái)源于保守的鞭毛蛋白結(jié)構(gòu)域，足以誘導(dǎo)包括至少1100個(gè)擬南芥基因快速轉(zhuǎn)錄在內(nèi)的許多胞內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)。利用flg22進(jìn)行遺傳篩選，擬南芥LRR受體激酶FLS2可以結(jié)合flg22[7]。FLS2和哺乳動(dòng)物TIR5可識(shí)別不同鞭毛蛋白結(jié)構(gòu)域。FLS2被受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過(guò)程轉(zhuǎn)化為后續(xù)的刺激，該內(nèi)吞過(guò)程可能具有調(diào)控功能[8]。FLS2突變體對(duì)致病的Pseudomonassyringaepv.tomato DC3000(Pto DC3000)的噴施表現(xiàn)出增強(qiáng)的敏感性，但對(duì)P.syringae的滲透進(jìn)入葉片質(zhì)外體則未出現(xiàn)類似現(xiàn)象[9]，這暗示FLS2在早期抵抗病原菌入侵中發(fā)揮了作用。

細(xì)菌的冷休克蛋白和延伸因子Tu(EF-Tu)可激活類似的對(duì)flg22的防衛(wèi)反應(yīng)。EF-Tu被稱為EFR的一種擬南芥LRR激酶識(shí)別。EFR突變體有利于較高水平的農(nóng)桿菌(Agrobacterium)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)化，說(shuō)明PTI可能限制了農(nóng)桿菌的致病性。用保守的EF-Tu多肽處理可以誘導(dǎo)與flg22誘導(dǎo)幾乎一樣的基因系列的表達(dá)。相反，EFR的轉(zhuǎn)錄被flg22誘導(dǎo)[10]。因此，對(duì)MAMPs/PAMPs的反應(yīng)集中在限定的信號(hào)途徑上，且導(dǎo)致了常規(guī)信號(hào)系列輸出，從而抑制PTI。很顯然，NB-LRR功能所必需的基因突變對(duì)flg22的早期反應(yīng)沒有影響[10]。因此，NB-LR依賴的信號(hào)與MAMPs/PAMPs介導(dǎo)的信號(hào)涉及到不同的組分。

由微生物表達(dá)的誘導(dǎo)PTI的分子不容易被微生物所丟棄。來(lái)自不同的野油菜黃單孢菌(Xanthomonascampestrispv.campestris)的鞭毛蛋白對(duì)啟動(dòng)擬南芥FLS2介導(dǎo)的PTI一直有效，而來(lái)自農(nóng)桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)或來(lái)自中華苜蓿根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti)的鞭毛蛋白比來(lái)自P.syringae的啟動(dòng)活性更弱一些。來(lái)自PtoDC3000比來(lái)自農(nóng)桿菌(Agrobacterium)的EF-Tu在激發(fā)PTI的活性要弱很多[6]。在一些植物品種中PAMP反應(yīng)也存在一些的變化。擬南芥Ws-O帶有一個(gè)FLS2的點(diǎn)突變，它對(duì)flg22沒有反應(yīng)[7]。事實(shí)上，單個(gè)植物品種只識(shí)別一小類潛在的PAMPs。無(wú)論是PAMPs還是PRRs都不是固定不變的，都要受制于自然選擇。

由于農(nóng)桿菌抽提物能激發(fā)FLS2和EFR-1雙突變體，因此必然存在另一種MAMPs/PAMPs和相對(duì)應(yīng)的PRRs[10]。其它的LRR激酶可能編碼另一種PRRs，該P(yáng)RRs的轉(zhuǎn)錄被相關(guān)PRRs所刺激。在擬南芥Col-0基因組中，有超過(guò)200個(gè)LRR激酶存在，其中28種在flg22處理后30分鐘內(nèi)被誘導(dǎo)。FLS2和EFR是具有某種特異功能的非典型植物免疫系統(tǒng)的激酶家族成員。還有56種擬南芥受體類蛋白(RLPs)，它們可以編碼Ⅰ型具有LRR胞外結(jié)構(gòu)域的跨膜結(jié)構(gòu)域，但不含胞內(nèi)激酶結(jié)構(gòu)域[11]。MAMP/PAMP激發(fā)可能通過(guò)增強(qiáng)對(duì)其它微生物模式的反應(yīng)來(lái)進(jìn)一步引發(fā)防衛(wèi)反應(yīng)[7]。

2 病原菌抑制PTI

一些激活物可能作為結(jié)構(gòu)組分，例如，在真菌和卵生菌感染時(shí)外吸盤形成過(guò)程中,另一些激活物可以啟動(dòng)營(yíng)養(yǎng)滲漏或病原菌分散。許多激活物可能起抑制PTI或ETI的作用。PTI和ETI參與不同機(jī)制到何種程度仍未可知，并且有些激活物作用的目標(biāo)是ETI而不是PTI，反之亦然[6]。

植物病原細(xì)菌采用 III型分泌系統(tǒng) (TTSS)可以向寄主細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)15～30個(gè)激活物。細(xì)菌激活物產(chǎn)生病原菌毒素通常是通過(guò)模擬或抑制真核生物細(xì)胞功能[12]。一個(gè)病原假單胞菌(P.syringae)菌株的TTSS發(fā)生了突變，不能運(yùn)轉(zhuǎn)III型激活物，但卻比等位的野生型菌株可啟動(dòng)大豆中更快更強(qiáng)烈的轉(zhuǎn)錄編程。這種菌株代表了所有細(xì)菌MAMPs/PAMPs可誘導(dǎo)與flg22實(shí)質(zhì)上相同的基因的轉(zhuǎn)錄[13-14]。因此，來(lái)自成功細(xì)菌病原菌的III型激活物能降低PTI，以允許細(xì)菌侵入[15]。

ARF-GEF蛋白可能參與了寄主細(xì)胞的囊泡運(yùn)輸，假單胞菌(P.syringae)HopM激活物作用于至少一種ARF-GEF蛋白。HopM與不相關(guān)聯(lián)的AvrE激活物一起在P.syringae毒性中發(fā)揮作用[16]，這意味著對(duì)寄主囊泡運(yùn)輸?shù)目刂茖?duì)細(xì)菌成功侵染十分重要。AvrPto 和AvrPtoB是不相關(guān)聯(lián)的兩種III型激活物，可以通過(guò)抑制PTI早期步驟，MAPKKK上游而對(duì)其毒性產(chǎn)生作用[17]。同其它III型激活物一樣，AvrPtoB是一個(gè)兩組分蛋白，其氨基端對(duì)毒性起作用，其羧基端可能對(duì)阻斷寄主細(xì)胞死亡起作用[18]。來(lái)自于AvrPtoB的C末端的一個(gè)結(jié)構(gòu)域折疊成一個(gè)具有活性的E3連接酶，其功能可能涉及到寄主蛋白的降解[19]。鼠疫桿菌(Yersinia)激活物YopJ，是一個(gè)來(lái)自于植物病原細(xì)菌的激活物Avr Rxv家族的成員，可通過(guò)乙?；疢EK蛋白上磷酸化調(diào)控殘基而抑制MAP激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)[20]。許多其它的細(xì)菌III型激活物蛋白家族已被鑒定出來(lái)[12]；其作用目標(biāo)和功能還有待闡明。

真菌和卵生菌激活物既能作用于胞外基質(zhì)，又能作用于寄主細(xì)胞內(nèi)。例如，西紅柿RLPs, Cf-2, Cf-4, Cf-5 和 Cf-9對(duì)由黃枝包霉菌(Cladosporiumfulvum)產(chǎn)生的胞外激活物產(chǎn)生特異性的反應(yīng)[21]。其它真菌和卵生菌可能在寄主細(xì)胞內(nèi)起作用；它們被NB-LRR蛋白所識(shí)別。例如，來(lái)自霜霉菌(Hyaloperonosporaparasitica)編碼卵生菌激活物Atr13的基因在不同菌株間表現(xiàn)出極強(qiáng)的等位基因多樣性，與之相匹配的是擬南芥對(duì)應(yīng)的RPP13 NB-LRR座位的多樣性。在霜霉菌(H.parasitica)Atr1和擬南芥RPP1等位基因之間的多樣性也可觀察到[22]。Atr1和Atr13常帶有從霜霉菌(H.parasitica)分泌用的信號(hào)肽。它們彼此共享，且與馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans)Avr3a蛋白具有共同保守序列，是一個(gè)能使瘧原蟲激活物進(jìn)入哺乳動(dòng)物寄主細(xì)胞的RxLR模體[23]。這與卵生菌與瘧原蟲(Plasmodium)分類學(xué)上相近時(shí)一致的。亞麻銹菌(Melampsoralini)種群表達(dá)Avr基因，可以被亞麻特異性的 L, M 和 P NB-LRR蛋白特異性的等位基因所識(shí)別。這些吸盤蛋白質(zhì)帶有利于真菌輸出的信號(hào)肽，能在植物細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用[24]。但是大麥白粉病(Blumeriagraminisf.sp.hordei)Avrk 和 Avra10蛋白被NB-LRR大麥基因Mlk和Mla10識(shí)別，兩種蛋白既不包含信號(hào)肽，也沒有RxLR模體，是Blumeria和Erysiphe品系中的大基因家族的成員[6]。這些卵生菌和真菌激活物如何被轉(zhuǎn)運(yùn)到寄主細(xì)胞，如何對(duì)病原菌毒性起作用還未可知。

病原菌產(chǎn)生小分子激活物，模擬植物激素。一些假單胞菌(P.syringae)菌株產(chǎn)生冠狀毒素，一個(gè)茉莉酸模擬物而抑制茉莉酸介導(dǎo)的對(duì)活體營(yíng)養(yǎng)病原菌產(chǎn)生防衛(wèi)反應(yīng)，誘導(dǎo)氣孔開放，幫助病原菌獲得進(jìn)入質(zhì)外體通道。PTI涉及生長(zhǎng)素反應(yīng)的抑制，部分受小RNA介導(dǎo)，小RNA也在脫落酸介導(dǎo)的脅迫反應(yīng)中被誘導(dǎo)[25]。赤霉素在病原真菌赤霉菌(Gibberellafujikuroi)誘導(dǎo)下產(chǎn)生，導(dǎo)致赤霉病癥狀。細(xì)胞分裂素由許多病原菌誘導(dǎo)產(chǎn)生，能促進(jìn)病原菌延緩感染葉片組織衰老[25]。PTI和激素信號(hào)之間的交叉對(duì)話和對(duì)其產(chǎn)生影響的病原菌模擬正成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

3 對(duì)病原菌激活物的間接和直接寄主識(shí)別

使病原菌能克服PTI的激活物被特異性的抗病基因(R)所識(shí)別。大多數(shù)R基因編碼NB-LRR蛋白，在擬南芥Col-0基因組中大約有125個(gè)。一旦某種激活物被對(duì)應(yīng)的NB-LRR所識(shí)別，ETI就會(huì)啟動(dòng)發(fā)生。被識(shí)別的激活物被稱為無(wú)毒蛋白(Avr)。ETI是一種更快更強(qiáng)烈的通常終止于HR反應(yīng)之后的變體式的PTI[14，26]。典型的HR不會(huì)超越感染的細(xì)胞，它可以阻礙互作中的病原菌的生長(zhǎng)，尤其是對(duì)那些具有吸盤的病原物。但對(duì)ETI而言HR是非必需的，也不常見。在大多數(shù)情況下實(shí)際上究竟生什么阻止了病原菌生長(zhǎng)還未可知。

NB-LRR蛋白可能被胞質(zhì)熱休克蛋白90和其它的受體輔助伴侶折疊成信號(hào)能級(jí)狀態(tài)。LRRs作為負(fù)控因子可阻止不適合的NB激活。NB-LRR激活涉及胞內(nèi)和胞間分子構(gòu)象變化，采用類似于“誘導(dǎo)鄰近機(jī)制”，通過(guò)這種機(jī)制相關(guān)的動(dòng)物Apaf-1蛋白可以激活程序性細(xì)胞死亡[27]。

NB-LRR激活可調(diào)動(dòng)部分反應(yīng)信號(hào)途徑交互網(wǎng)絡(luò)來(lái)區(qū)分活體營(yíng)養(yǎng)與死體營(yíng)養(yǎng)病原菌侵染[5]。這主要由水楊酸、茉莉酸和乙烯累積組合之間的平衡來(lái)維持的，水楊酸是針對(duì)活體營(yíng)養(yǎng)病原真菌的局部和系統(tǒng)信號(hào)；茉莉酸和乙烯累積是啟動(dòng)對(duì)死體營(yíng)養(yǎng)病原真菌防衛(wèi)反應(yīng)的信號(hào)[5]。其它的植物激素可能改變水楊酸-茉莉酸/乙烯信號(hào)平衡。擬南芥水楊酸合成和反應(yīng)缺陷突變體的基礎(chǔ)防衛(wèi)反應(yīng)和系統(tǒng)獲得抗性(SAR)受到抑制[25]。NB-LRR激活誘導(dǎo)感染位點(diǎn)附近及系統(tǒng)中楊酸(SA)和ROS依賴反應(yīng)的差異化。伴隨ETI發(fā)生的依賴于NADPH氧化酶的氧化迸發(fā)，可抑制依賴于水楊酸的細(xì)胞死亡，從而控制植物感染點(diǎn)周圍病原菌的擴(kuò)散[28]?；虮磉_(dá)的局部和系統(tǒng)變化多半受WRKY和TGA家族轉(zhuǎn)錄因子所介導(dǎo)[29]。

幾種NB-LRR蛋白可以通過(guò)探測(cè)激活物作用于寄主目標(biāo)的產(chǎn)物而間接識(shí)別III型激活物，這與“看護(hù)假說(shuō)”相一致。該假說(shuō)的關(guān)鍵要點(diǎn)如下：(1)激活物作為毒性因子在寄主上有作用的目標(biāo)；(2)通過(guò)控制或改變這個(gè)目標(biāo)使病原菌能成功入侵感病基因型的寄主；(3)激活物干擾寄主目標(biāo)會(huì)產(chǎn)生“病原菌誘導(dǎo)的自我修飾”分子模式，可以激活相應(yīng)的NB-LRR蛋白從而導(dǎo)致ETI產(chǎn)生。這個(gè)模型被實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持的三個(gè)重要結(jié)果如下：(1)多激活物能獨(dú)立進(jìn)化來(lái)控制相同的寄主目標(biāo)；(2)這可能促進(jìn)不只一個(gè)NB-LRR蛋白的進(jìn)化，NB-LRR蛋白與多激活物的寄主目標(biāo)相關(guān)聯(lián)；(3)NB-LRRs可被通過(guò)不同的自我修飾模式的識(shí)別所激活，而這些不同的自我修飾模式是通過(guò)激活物作用于相同寄主目標(biāo)而產(chǎn)生[6]。

RIN4是一個(gè)由211氨基酸、乙?；暮桶りP(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)，可作為被NB-LRR蛋白質(zhì)看護(hù)的III型激活物作用于寄主目標(biāo)的典型案例。RIN4受三種不同的細(xì)菌激活物的控制，且與擬南芥體內(nèi)兩種NB-LRR蛋白相關(guān)聯(lián)。兩種不相關(guān)聯(lián)的III型激活物 AvrRpm1 和 AvrB，與RIN4相互作用，誘導(dǎo)RIN4的磷酸化。第三種激活物 AvrRpt2是一個(gè)半胱氨酸水解酶，在寄主細(xì)胞內(nèi)被激活，可以在兩個(gè)位點(diǎn)切割并去掉RIN4。RIN4的切割激活RPS2 NB-LRR蛋白。RPM1和RPS2的激活都需要GPI錨定的NDR1蛋白，RIN4可與 NDR1發(fā)生相互作用[30]。

如果RIN4是這三種激活物唯一的作用目標(biāo)，那么去除RIN4后將會(huì)消除它們對(duì)弱致病菌株毒性增加的能力。但去除RIN4時(shí)，它在感病菌株中(rin4，rpm1， rps2) AvrRpm1 或AvrRpt2不是唯一的寄主目標(biāo)[31]。而且AvrRpt2能離體切割幾種擬南芥蛋白，這些蛋白包含一致的切割位點(diǎn)[30]。因此，任何激活物對(duì)毒性的作用可能涉及幾種寄主目標(biāo)的控制和幾種自我修飾分子的產(chǎn)生。但是激活NB-LRR足以實(shí)現(xiàn)對(duì)RIN4的干擾。RIN4負(fù)控RPS2和RPM1。在rpm1和rps2植株中，AvrRpt2或AvrRpm1控制RIN4以抑制PTI[31-32]。因此植物利用NB-LRR蛋白防衛(wèi)病原菌，而病原菌則調(diào)動(dòng)激活物來(lái)抑制PAMP信號(hào)。

并非所有NB-LRR識(shí)別都是間接的，有Avr和NB-LRR直接互作的實(shí)例[33]。亞麻L(zhǎng)座位等位基因編碼NB-LRR蛋白，在酵母中NB-LRR蛋白與相應(yīng)的AvrL蛋白互作，為激活物多樣性決定NB-LRR識(shí)別與激活物NB-LRR蛋白互作緊密關(guān)聯(lián)[33]提供了第一個(gè)證據(jù)。L和AvrL蛋白都處在多樣性選擇壓力之下，通過(guò)直接的軍備競(jìng)賽式的方式進(jìn)化。其它真菌和卵生病原菌激活物和相應(yīng)寄主NB-LRR蛋白的等位基因多樣性也暗示著二者之間存在直接的相互作用，但這種相互作用還有待證實(shí)。

1.4～1.8億萬(wàn)年以前，幾萬(wàn)被子植物的進(jìn)化年輪可能與許多病原菌共進(jìn)化事件相伴而生，尤其是寄主適應(yīng)的?；曰铙w營(yíng)養(yǎng)型病原菌。多數(shù)植物抗多數(shù)病原菌的感染，它們認(rèn)為是“非寄主植物”。這種非寄主抗性至少由兩種機(jī)制介導(dǎo)，其一是某種病原菌的激活物可能對(duì)潛在的新的，但是進(jìn)化上不同的寄主無(wú)效，這就導(dǎo)致很少或沒有抑制PTI和病原菌生長(zhǎng)的失敗。其二是一種或多種可能的病原菌的激活物可被植物NB-LRR蛋白識(shí)別，從而產(chǎn)生ETI。由于啟動(dòng)防衛(wèi)反應(yīng)的進(jìn)程和幅度不同，會(huì)產(chǎn)生不同的抗性結(jié)果，也會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生不同的進(jìn)化壓力。

擬南芥對(duì)非適應(yīng)的大麥病原菌B.graminisf. sp. hordei(Bgh) 非寄主抗性通常涉及到病原物進(jìn)入位點(diǎn)的快速細(xì)胞壁沉積(物理障礙)和抗微生物代謝物產(chǎn)生，但沒有HR發(fā)生。擬南芥滲透突變體(pen)在此反應(yīng)中被部分抑制。PEN2是一個(gè)葡萄糖基過(guò)氧化物水解酶，PEN3編碼胞膜ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。PEN2和PEN3都被招募到真菌進(jìn)入位點(diǎn)，介導(dǎo)毒素向質(zhì)外體的極化轉(zhuǎn)運(yùn)[34-35]。肌動(dòng)蛋白骨架作用于該反應(yīng)，可能作為含過(guò)氧化物酶體和或囊泡的PEN2的軌道。這種前入侵的非寄主抗性與后入侵機(jī)制在遺傳上是區(qū)分開的，后入侵機(jī)制需要PTI和ETI的調(diào)控因子。去除PEN2和PTI/ETI信號(hào)可將擬南芥轉(zhuǎn)化成一個(gè)進(jìn)化上的非適應(yīng)真菌病原物的寄主[34]。這暗示非寄主抗性是由機(jī)械上可區(qū)分的不同層次的組分構(gòu)成的。

PEN1突觸融合蛋白在不同的非寄主抗性途徑中發(fā)揮了作用。PEN1可能是三元SNARE復(fù)合物的一部分，該復(fù)合物分泌囊泡物質(zhì)島真菌侵染點(diǎn)，對(duì)細(xì)胞壁沉積物形成起作用[36-37]。特異性的7個(gè)跨膜MLO(白粉病抗性座位O)家族成員負(fù)控PEN1依賴的病原菌入侵位點(diǎn)的分泌。擬南芥或大麥隱性突變mlo導(dǎo)致對(duì)不同的共進(jìn)化白粉病原菌的抗性。因此，無(wú)論是在擬南芥還是在大麥中，這種真菌可能通過(guò)激活MLO而抑制PEN1介導(dǎo)的抗病性。這一系列顯著的發(fā)現(xiàn)意味著白粉真菌在單子葉和雙子葉植物進(jìn)化分支之時(shí)或以前就已經(jīng)進(jìn)化出了一種共同的寄主細(xì)胞進(jìn)入機(jī)制。PEN2和PEN3基因可被flg22誘導(dǎo)表達(dá)，這表明它們可能參與了PTI。

非寄主抗性也能被平行的ETI反應(yīng)所介導(dǎo)。例如，來(lái)自馬鈴薯病原菌的4個(gè)細(xì)菌激活物不能侵染寄居大豆，但來(lái)源于大豆病原菌，卻能啟動(dòng)特異性的大豆R基因。從馬鈴薯病原菌中刪除這些激活物基因會(huì)減輕對(duì)馬鈴薯的毒性，但卻不能侵染大豆[6]。因此，在此病原菌菌株中可能缺乏某些因子，而這些因子對(duì)大豆侵染是必需的。一種廣泛分布的單個(gè)多態(tài)性的激活物，作為一種無(wú)毒蛋白足以使稻瘟病(Magnaportheoryzae)菌株不能侵染水稻。在50多種菌株中出現(xiàn)的激活物能成功侵染多年生黑麥草，暗示著一種毒性功能存在[38]。擬南芥對(duì)油菜莖基潰瘍病真菌(Leptosphaeriamaculans)非寄主抗性實(shí)際上受非連鎖的NB-LRR蛋白控制，該蛋白存在兩個(gè)雜交親本材料之中[39]。因此，神秘的NB-LRR介導(dǎo)的平行的抗性反應(yīng)能限制病原菌的寄主范圍。

4 病原菌逃避寄主監(jiān)視

ETI的有效性選擇了微生物變異體，這些變異體逃避NB-LRR介導(dǎo)的特定的激活物的識(shí)別。激活物等位基因的頻率可能會(huì)受其作用方式的影響。亞麻銹病菌AvrL等位基因和卵生菌Atr13和Atr1等位基因的多樣性暗示著激活物存在某種特定的進(jìn)化方式。這些無(wú)毒基因蛋白質(zhì)可能在體內(nèi)分別直接與亞麻L(zhǎng)和擬南芥RPP1 、RPP13座位的等位基因編碼的蛋白質(zhì)相互作用。在激活物等位基因中高水平多樣化的選擇很可能被寄主所識(shí)別，而作用于可能對(duì)激活物功能不需要的殘基上。

相對(duì)比，提供生化功能的激活物可能受負(fù)選擇(純化選擇)，激活物產(chǎn)生的生化功能導(dǎo)致寄主目標(biāo)的修飾。通過(guò)對(duì)病原菌誘導(dǎo)激活物自我修飾的識(shí)別而激活NB-LRR為寄主感知多激活物提供了一個(gè)機(jī)制，進(jìn)化的多激活物可以抑制相同的寄主目標(biāo)，通過(guò)選擇產(chǎn)生能逃避ETI的激活物。假如群體的激活物總體上能涵蓋對(duì)感病寄主潛在適合度的損失，那么，對(duì)寄主識(shí)別最簡(jiǎn)單的病原菌反應(yīng)是放棄被探測(cè)的激活物基因。事實(shí)上激活物基因常與可移動(dòng)的遺傳因子或端粒相關(guān)聯(lián)，且通常作為細(xì)菌和真菌菌株中被觀察到的多態(tài)性(存在或缺失)。通過(guò)病原菌誘導(dǎo)的自我修飾的識(shí)別使激活物作用的間接識(shí)別作為一套得到相對(duì)穩(wěn)定持久的和進(jìn)化保護(hù)的細(xì)胞機(jī)器。

ETI也能通過(guò)病原菌激活物的進(jìn)化被克服，進(jìn)化的病原菌激活物可以直接抑制ETI。例如在菜豆假單胞菌(P.syringaepv.phaseolicola)中，AvrPphC激活物可以抑制由一些栽培菜豆品種AvrPphF啟動(dòng)的ETI，而AvrPphC可以限制不同菜豆栽培種的無(wú)毒性。亞麻銹病的遺傳分析表明稱之為抑制子的基因可以抑制由其它無(wú)毒基因啟動(dòng)的ETI[6]。因此，一些激活物抑制被其它激活物啟動(dòng)的ETI完全是可能的。

自然選擇在無(wú)識(shí)別情況下維持激活物功能，但激活物功能是以依賴于相應(yīng)R基因頻率為代價(jià)的，而且R基因可能迫使寄主付出適合度代價(jià)[40]。因此，如果病原菌群體中激活物頻率下降了，寄主就可能被相應(yīng)R等位基因的喪失而被選擇，這種依賴于頻率的循環(huán)將持續(xù)下去。

5 討論

對(duì)具有多種生活史的病原菌的激活物的作用方式及功能的深入研究，將有助于闡明所有寄主目標(biāo)，也有利于闡明施加在寄主和病原菌上的進(jìn)化壓力。例如，如果大多數(shù)細(xì)菌激活物在負(fù)選擇下進(jìn)化以維持本能的內(nèi)在功能，那么，群體范圍的無(wú)關(guān)的微生物激活物可能交匯于NB-LRR相關(guān)的寄主目標(biāo)，NB-LRR蛋白和寄主蛋白之間這種穩(wěn)定的聯(lián)系可能受到新進(jìn)化的或新獲得的激活物的挑戰(zhàn)，其中寄主蛋白的完整性會(huì)受到監(jiān)視，而激活物能秘密地控制與毒性抗衡的寄主目標(biāo)。

高通量序列分析使得索引?；曰铙w營(yíng)養(yǎng)病原菌基因數(shù)據(jù)成為可行，如白粉霜霉病和銹病。基因組學(xué)也可用來(lái)鑒定病原菌感染后表達(dá)的基因。信號(hào)肽和RxLR模體的存在能用來(lái)通過(guò)計(jì)算機(jī)分析鑒定候選激活物的數(shù)據(jù)。隨著相適應(yīng)的高通量傳遞系統(tǒng)的發(fā)展，使得對(duì)激活物的功能以及它們對(duì)PTI和/或ETI對(duì)寄主植物和其它植物的損害能力的研究成為可能[41]。

有關(guān)等位基因頻率及其在野外生態(tài)系統(tǒng)中的空間分布將有助于了解了解病原菌激活物和其輔助進(jìn)化的寄主NB-LRR基因的群體生物學(xué)，了解更多有關(guān)這種免疫系統(tǒng)的進(jìn)化信息，也將告訴我們?nèi)绾胃行У乩盟鼇?lái)控制病害[42]。