The Plant Cell | 研究揭示非典型植物免疫受体的保守和动态进化特征!

以下文章来源于Ad植物微生物 ，作者周小马

在植物中，核苷酸结合富亮氨酸重复（NLR）免疫受体通常表现出快速进化的特征，甚至在种内水平也是如此。NLR主要通过出生和死亡过程进化：新的NLR通过反复的基因复制和缺失循环而出现--一些基因在基因组中得以保留并获得新的病原体检测特异性，而另一些则被删除或通过有害突变的积累而失去功能。这种动态的进化模式使NLR免疫系统能够跟上病原微生物快速进化的效应蛋白。与典型的NLR不同，HOPZ-ACTIVATED RESISTANCE1 (ZAR1)在被子植物中是保守的。我们能否利用分子进化框架来确定保守植物NLR的关键特征？

2023年7月19日，国际权威学术期刊The Plant Cell发表了英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室（Science is the lifestyle! 走进英国塞恩斯伯里实验室 (TSL)！）Sophien Kamoun（Science | 重磅！研究揭示动物衍生的纳米抗体可以保护植物免受疾病侵害！）团队的最新相关研究成果，题为Jurassic NLR: Conserved and dynamic evolutionary features of the atypically ancient immune receptor ZAR1的研究论文。

科研人员利用迭代序列相似性搜索和系统发育学分析重建了ZAR1的进化史，ZAR1是一种非典型保守的NLR，其起源可追溯到2.2亿至1.5亿年前（侏罗纪时期）的早期开花植物系。科研人员在88个物种中发现了120个ZAR1同源蛋白，包括单子叶植物Colocasia esculenta、木兰科植物 Cinnamomum micranthum和大多数裸子植物，特别是裸子植物核心之外的Aquilegia coerulea。同源蛋白序列分析揭示了ZAR1的高度保守特征，包括病原体效应蛋白识别和细胞死亡激活区域。科研人员从功能上重建了ZAR1及其来自远缘植物物种的伙伴受体样细胞质激酶（RLCK）的细胞死亡活性，通过实验验证了ZAR1在进化早期就与RLCK合作的假说。此外，ZAR1还获得了新的分子特征。在木薯（Manihot esculenta）和棉花（Gossypium spp.）中， ZAR1 带有一个C端硫氧还蛋白样结构域，在几个类群中，ZAR1复制成两个旁系家族，它们经历了不同的进化路径。在被子植物的NLR基因中，ZAR1在其深远的进化史中经历了相对有限的复制和扩增，因而显得与众不同。然而，ZAR1也产生了具有整合结构域和退化分子特征的非经典NLR。结合植物和动物NLR系统的分子进化和结构生物学进行进一步的比较分析，将为NLR研究提出可通过实验检验的假设。

来自开花植物物种的 ZAR1 同源蛋白在烟草中的异源表达

本文转载自Ad植物微生物

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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