Jeffery L. Dangl 教授开创了使用拟南芥作为模式生物进行植物免疫学研究的先河，是植物与微生物互作 (Plant-Microbe Interactions) 全球排名第一的高引作者。现任北卡罗来纳大学教堂山分校的 John N. Couch 生物学教授，霍华德休斯医学研究所 (HHMI) 研究员，是美国科学院、德国科学院与美国微生物科学院三院院士。
称呼Jeffery Dangl教授为植物学家会使他有些尴尬，因为他并非传统意义上的植物学科班出身。他本硕博均毕业于美国斯坦福大学，但兴趣爱好广泛，本科获得了生物学和现代文学双学位，1986年获得斯坦福医学院小鼠免疫遗传学博士学位。
从医院到实验室
Jeffery Dangl教授对科学的兴趣起源于二年级的一次家庭郊游，父亲将捕获的鲑鱼剖开以展示它吃过什么，那时鱼的心脏还在跳动。Dangl教授觉得科学太酷了。但不幸的是，他患有罕见的肌失养症——面肩胛肱型肌营养不良症 (FSH), 整个青少年时期都在跟医院打交道。在研究型医院的时间里，他参观了很多实验室，开始对病理学和真正的实验室科学产生兴趣；尝试帮助病情严重的同龄人，但由于太投入感情，让他意识到不适合临床工作。研究型医院的这段经历和高中化学老师Jon Lefler的鼓励，Dangl教授申请到了斯坦福大学奖学金。大学期间尽管Dangl像大多数人一样负债累累，但他认为这是他做过的最好的投资。
一个偶然的夏天
“斯坦福里人才济济，你很难成为最聪明的那个。刚入学的时候，你的优越感会被狠狠踩碎，当你生存下来也便得到了蜕变”。对于研究者来说，这是很好的一课，因为在科学研究中失败比成功多得多，而且总有人比你更聪明努力。大二结束时，他获得了进入流式细胞仪发明者Herzenberg实验室兼职工作的机会，学习了小鼠解剖、抗体纯化等基本实验室技能。在本科毕业后申请研究生阶段，他结识了现在的妻子Sarah Grant，于是他决定继续留在斯坦福Herzenberg实验室从事小鼠免疫球蛋白重链编码基因的研究。攻读博士期间，他碰到了自己的“人生导师”Vernon Oi， “他督促我每天问问题，从对科学的兴趣转变成像科学家一样思考”。
踏入植物科学
当Dangl获得博士学位时，分子免疫学领域竞争十分激烈，于是他想在世界上最先进的植物分子生物学研究所——德国马普所呆上一段时间。一次去图书馆的经历成就了Dangl的命运之旅：PNAS上Klaus Hahlbrock的一篇报道“植物通过激活基因转录对抗真菌感染”的文章，让Dangl意识到植物的免疫应答是一个全新领域。恰巧Hahlbrock刚到马普所建立实验室，Dangl加入到其实验室从事紫外线和病原菌如何激活植物防御基因转录的博士后研究工作，并发现了拟南芥作为植物免疫学研究模式植物的潜质。随后6年，他获得了马普所的固定教职，继续从事拟南芥抵抗病原体的分子机制研究，并建立植物免疫学的研究模型。彼时谈论植物的免疫系统都是一场小型革命，因为直到20世纪80年代中期，大多数人都认为只有高等脊椎动物才有免疫系统。随后研究人员开始发现，地球上一些最古老的生物能识别和对抗病原体。当然，育种学家早就观测到一些植物可以抵抗其他植物不能抵抗的疾病，而且可以通过杂交育种将抗性引入到无抗性的植物中的现象，但其背后的分子生物学全然未知。
Dangl开始探索植物应答病原体的分子机制：通常情况下，病原体将效应体蛋白注入植物细胞，破坏并侵染更多植物细胞。但植物不同于动物并没有巡逻的免疫细胞，因此，每个细胞都需要检测病原体并向邻近细胞发出警报，进而启动转录，合成有毒化合物引起细胞死亡，来阻止病原体的进一步入侵。Dangl实验室成功鉴定出不能控制细胞死亡的拟南芥突变体、病原体的识别位点，并克隆出了第一个抗病基因，这为建立植物免疫系统模型奠定了基础。
图1拟南芥突变体病变表型
保卫假说
1995年他加入北卡罗来纳大学教堂山分校后不久，分离到几个通过植物细胞死亡应对感染的植物抗性蛋白，巧合的是这些蛋白都是NB-LRR蛋白，但数量远远少于病原毒力因子，“每个病原效应蛋白对应一个抗病蛋白“的猜想受到了质疑。因此Dangl与英国塞恩斯伯里实验室的Jonathan Jones共同提出了保卫假说：即每个抗病蛋白负责守护一个宿主蛋白，当宿主蛋白被病原体修饰时，引起应答反应。实验验证了上述假说，当效应蛋白AvrRpt2切割拟南芥中的RIN4时，相关的RPS2 NB-LRR受体被激活。进一步研究发现RIN4是NB-LRR受体的抑制因子。NB-LRR受体在植物进化上高度保守并参与了动物的免疫应答反应。三个分子伴侣HSP90、SGT1和RAR1调节NB-LRR蛋白的积累和信号传导能力，其中RAR1和SGT1b共伴侣蛋白拮抗控制了NB-LRR蛋白的积累，这种拮抗调控的位点可能位于HSP90的盖结构域。
图2 AvrRpt2靶向RPS2保护的防御激活器模型
植物微生物组
自然中植物周围和内部存在各种微生物群落，包括有益、有害和中性群落，组成一个微生态系统影响着植物的生长发育和逆境反应。Dangl近年来开始关注植物怎么与这些微生物群落互作，怎样区分敌友？应用基因组学，结构生物学，细胞生物学和分子生物学方法技术，他实验室开始调查植物与微生物互作的遗传和分子机制。
共通性与应用
在过去的10年里，一件很有价值的事情是动物先天免疫学家和植物先天免疫学家互相学习，探讨植物与动物免疫的共通性。基于Dangl团队的研究成果，法国一个实验室发现了一种抗病蛋白的突变形式，部分诠释了人类克罗恩病的诱因。
Dangl坚信植物免疫学的应用时代已经到来，科学家基于现有理论可以做很多预见性的工作，例如：利用马铃薯疫病病原体的所有的毒力因子，筛选抗枯萎病的野生马铃薯品系，相关的抗性基因可用于培育优良的商业品系。这对于解决世界水资源和粮食危机具有重要的应用价值。尽管Dangl期待看到自己毕生的研究成果，被用于造福世界，但当下最令他骄傲的是，他实验室走出去的科学家对植物生物学、分子生物学和免疫学领域的影响。
参考文献
1. http://labs.bio.unc.edu/dangl/about/index.htm
2. Arabidopsis mutants simulating disease resistance response
3. Arabidopsis RIN4 Is a Target of the Type III Virulence Effector AvrRpt2 and Modulates RPS2-Mediated Resistance
4. Specific Arabidopsis HSP90.2 alleles recapitulate RAR1 cochaperone function in plant NB-LRR disease resistance protein regulation
作者 | Claudia，来源：MP植物科学
转自：“iPlants”微信公众号
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