海藻糖酶衍生MAMP触发拟南芥LecRK-V介导的免疫反应及其在广谱抗病中的意义

推荐：植物如何识别寄生线虫的分子机制尚不清楚。研究人员通过生化方法从线虫中鉴定出一种新型MAMP肽段，源自分泌型海藻糖酶，并发现拟南芥LecRK-V.5和LecRK-V.6是介导该免疫信号的关键组分。该肽段在多种病原体中高度保守，揭示了植物通过LecRK-Vs实现广谱病原识别的免疫机制，为抗病策略开发提供新思路。

　　

植物寄生线虫（PPNs）每年造成全球农作物约1750亿美元损失，但植物对其免疫识别的分子机制长期不明。传统研究受限于线虫专性寄生特性及材料获取难度，而模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）与病原线虫的保守性为突破这一瓶颈提供了可能。

研究人员通过色谱纯化结合LC-MS/MS技术，从秀丽隐杆线虫提取物中鉴定出分泌型海藻糖酶衍生的24肽（Tre_Ce24），其核心序列VDKYGFVPNGGRVYYL在根结线虫（Meloidogyne incognita）等PPNs中高度保守。对应的31肽（Tre_Mi31）可激活拟南芥Col-0的典型免疫反应：根部色素沉积、木质素积累、MAPK持续激活及CYP71A12等防御基因上调。通过自然变异体筛选和基因定位，发现第3染色体末端的凝集素受体激酶基因簇LecRK-Vs（Lectin Receptor Kinases）是关键响应元件。CRISPR构建的lecrk-V.567-d三突变体完全丧失对Tre_Mi31的响应，证实LecRK-V.5和LecRK-V.6共同介导该通路。

研究采用多组学技术：1）基于cerk1 fls2 pCYP71A12:GUS报告系统的免疫活性追踪；2）全基因组关联分析结合RIL群体定位；3）RNA-seq解析转录调控网络；4）AlphaFold3预测蛋白结构揭示MAMP肽段位于海藻糖结合位点。

关键发现包括：

1. MAMP鉴定：Tre_Mi31诱导1594个基因差异表达，与flg22和几丁质响应基因显著重叠，但触发更持久的MAPK激活且不依赖ROS爆发。
2. 受体机制：LecRK-V.5的转录受Tre_Mi31正向调控，其胞外域与NILR1共表达，可能形成受体复合体。
3. 广谱识别：该肽段在植食性昆虫（如蚜虫）和病原真菌（Colletotrichum fructicola）中保守存在，其活性依赖第4位带正电荷残基（如K/R）。
4. 功能验证：尽管lecrk-V.567-d对Heterodera schachtii（胞囊线虫）的敏感性未显著改变，但转基因过表达LecRK-V.5可增强免疫响应。

讨论指出，海藻糖酶作为病原体生存必需酶，其分泌肽段兼具MAMP和效应子的双重特性。LecRK-Vs的Brassicales特异性分布提示其可能通过水平基因转移获得识别功能。该研究首次建立"海藻糖酶肽-LecRK-V"免疫识别轴，为设计跨物种抗病工程提供新靶点，相关成果发表于《SCIENCE ADVANCES》。