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近日，山东农业大学作物生物学国家重点实验室丁新华课题组在Journal of Experimental Botany杂志发表了题为“Glutathione and neodiosmin feedback sustain plant immunity” 的研究论文，揭示了ETI和PTI激活过程中诱导的标志性代谢物谷胱甘肽和新地奥司明反馈维持植物免疫的调控机制。
植物已经进化出一个两层免疫系统，包括模式触发免疫 （PTI） 和效应物触发免疫 （ETI） ，其响应病原体入侵而被激活。微生物模式和病原体效应物可分别通过表面定位模式识别受体 （PRR） 和细胞内定位核苷酸结合富含亮氨酸重复受体 （NLR） 识别，以触发PTI和ETI反应。目前，PTI和ETI激活的代谢物及其在植物免疫中的作用和信号通路尚不清楚。
丁新华课题组研究发现植物叶片中ETI和PTI触发后，黄酮类物质、氨基酸类物质等物质含量显著提高，归一化差异性分析区分了ETI和PTI在不同时间点诱导的差异代谢物。进一步研究表明谷胱甘肽和新地奥司明特异在ETI和PTI触发早期和后期都显著积累。免疫实验表明谷胱甘肽和新地奥司明都能增强植物对病原菌的抗性，并能激发植物基础免疫响应，包括活性氧爆发、胼胝质沉积、丝裂原活化蛋白激酶 （MPKs） 磷酸化并诱导PTI、ETI关联基因上调表达。膜定位的模式识别受体/辅受体 （PRRs/co-receptors） 突变体bbc、fec用于进一步研究植物识别谷胱甘肽和新地奥司明触发植物免疫的分子识别模式。结果表明，谷胱甘肽和新地奥司明激活植物免疫需要PRRs/co-receptors。进一步的研究表明谷胱甘肽合成缺陷型突变体gsh1 (cad2-1)与Col-0相比在ETI和PTI被触发后，gsh1对Pst DC3000依旧感病，且ROS生成量减少、MPKs磷酸化水平以及ETI、PTI关联基因表达水平降低。
谷胱甘肽和新地奥司明触发植物免疫的工作模型。谷胱甘肽和新地奥司明作为关键代谢物参与植物PTI 和ETI响应过程。PTI 和ETI诱导GSH、GSSG和NEO积累，进而以PRRs/coreceptors依赖的方式激活ROS爆发、MPKs磷酸化以及PTI 和ETI相关基因的重编程。
山东农业大学作物生物学国家重点实验室、植物保护学院师资博士后路冲冲为该论文第一作者，丁新华教授为通讯作者。山东农业大学董汉松教授、刘鹰高教授、李旭刚教授、尹梓屹教授、李洋副教授、烟台植保所刘保友研究员以及中国科学院分子植物科学卓越创新中心辛秀芳研究员指导了该项工作，博士生姜炎柯以及研究生岳英哲、隋育荣、蒿明霞、王露露等也参与了该项研究。蓬勃生物有限公司王庆彬博士和陈大印经理为谷胱甘肽和新地奥司明含量测定提供了技术支持。研究受到国家自然科学基金、山东省泰山学者计划、国家神农英才计划、山东农业大学植物保护学院作物病虫害研究、山东省博士后创新项目、山东省青年基金等项目的资助。
值得一提的是，论文第一作者路冲冲博士今年已在Journal of Experimental Botany、Journal of Advanced Research、Plant Communications、Plant Disease以及Stress Biology等高水平期刊发表多篇植物病理学领域研究论文。
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