植物在與病原菌長(zhǎng)期“博弈”的過(guò)程中且警，進(jìn)化出了兩層免疫系統(tǒng)：第一層免疫系統(tǒng)（稱為PTI）和第二層免疫系統(tǒng)（稱為ETI）荞胡，可以識(shí)別并激活對(duì)病原體的防御茫经。在這兩層免疫系統(tǒng)中个扰，免疫受體識(shí)別不同的病原菌來(lái)源的分子瓷炮，免疫受體激活的機(jī)制也不相同。細(xì)胞表面模式識(shí)別受體（PRR）識(shí)別細(xì)胞凋亡和通常保守的病原體相關(guān)分子模式（PAMPs）并激活模式觸發(fā)免疫（PTI）递宅。病原體提供效應(yīng)因子來(lái)減弱植物的PTI娘香。然后，植物進(jìn)化出細(xì)胞內(nèi)的核苷酸結(jié)合域办龄、含亮氨酸重復(fù)的受體（NLRs）來(lái)識(shí)別病原體效應(yīng)因子的擾動(dòng)并激活ETI烘绽，這已被廣泛用于作物抗病育種。研究發(fā)現(xiàn)俐填，植物兩層免疫系統(tǒng)PTI和ETI并不是獨(dú)立發(fā)揮功能安接，而是存在相互放大的協(xié)同作用，從而保障植物在應(yīng)對(duì)病原菌的入侵時(shí)英融，能夠輸出持久且強(qiáng)烈的免疫響應(yīng)盏檐。
近日歇式，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)Jonathan Jones院士在國(guó)際著名雜志在線發(fā)表了“Concerted expansion and contraction of immune receptor gene repertoires in plant genomes”論文。由于PRR和NLR在功能上是相互依賴的胡野，他們研究了這兩個(gè)受體基因家族的大小是否相關(guān)材失。
在植物中， PRR蛋白結(jié)構(gòu)多樣给涕，通常是受體樣激酶（RLK）和受體樣蛋白（RLP）豺憔，它們可以感知微生物/損傷相關(guān)分子模式（MAMPs / DAMPs），共同促進(jìn)宿主抵抗廣譜病原體的免疫力够庙。RLKs包含胞外結(jié)構(gòu)域恭应、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)的激酶結(jié)構(gòu)域，RLPs則缺少胞質(zhì)的激酶結(jié)構(gòu)域耘眨。NLRs存在于幾乎所有陸地植物中昼榛，根據(jù)其N(xiāo)端結(jié)構(gòu)域可分為三類(lèi): CNLs: coiled-coil (CC) NLRs；TNLs: Toll/Interleukin-1 receptor/Resistance protein (TIR) NLRs剔难；RNLs: RPW8-like coiled-coil domain (RPW8) NLRs胆屿。NLRs在C端具有NB-ARC和LRR結(jié)構(gòu)域。首先偶宫，作者為了研究編碼PRR和NLR蛋白的基因的擴(kuò)張或收縮非迹，他們從350個(gè)公開(kāi)可用的基因組中的注釋蛋白質(zhì)組中共鑒定了88020 個(gè)LRR-RLKs, 28018個(gè) LRR-RLPs, 3500個(gè) LysM-RLKs, 1238個(gè) LysM-RLPs 以及95127 的NB-ARCs。通過(guò)相關(guān)性分析纯趋，作者認(rèn)為參與病原體識(shí)別的PRR基因家族與NB-ARC基因家族共同擴(kuò)增或共同收縮憎兽。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，一些植物的生活方式也可能與免疫受體基因家族的擴(kuò)張有關(guān)吵冒。此前纯命，對(duì)番茄茄基因組的分析表明，NLR痹栖、RLP和RLK可能形成基因組簇亿汞。基因組聚集可能意味著基因家族的擴(kuò)張/收縮可能導(dǎo)致基因近距離間接串聯(lián)擴(kuò)張揪阿。為了確定免疫受體家族的協(xié)同擴(kuò)張/收縮是否是由于基因組聚集所致疗我，作者研究了馬鈴薯、玉米和水稻的基因組南捂。在三個(gè)基因組中吴裤，許多LRR-RLK-XII和LRR-RLP基因座與NB-ARC編碼基因座重疊。通過(guò)量化黑毅，作者計(jì)算了LRR RLK和LRR RLP到最近的NB-ARC編碼基因的平均距離嚼摩，并與隨機(jī)選擇的基因分布進(jìn)行了比較。分析得出，雖然NB-ARC編碼基因可以與相鄰的LRR-RLK-XII形成基因組簇枕面，但這些免疫受體的共同擴(kuò)增/收縮可能是由基因組簇集以外的機(jī)制引起的愿卒。
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Concerted expansion and contraction of immune receptor gene repertoires in plant genomes | Nature Plants
