中山大学张雨课题组揭示植物PTI免疫系统响应病毒侵染的时空异质性

       植物在自然界中不断受到各种病原体的挑战，显著影响植物的生理和生化过程，导致作物产量的大幅下降，从而威胁粮食安全。植物在防御病原体感染中进化出两层先天免疫系统，称为模式分子触发的免疫反应（PAMPs-triggered immunity, PTI）和效应因子触发的免疫反应（effector-triggered immunity, ETI）。植物通过对病原体微生物分泌PAMP的感知触发PTI反应，从而限制病原体微生物的生长繁殖。病毒作为细胞内的专性病原体，必须依赖宿主细胞进行繁殖和代谢，但在植物与病毒相互作用中，对于病毒侵染后植物如何触发PTI反应以抵御病毒入侵这一机制，人们的认知仍然十分有限。

       近日，中山大学农业与生物技术学院张雨副教授课题组在Plant Cell & Environment（生物学1区Top）在线发表了题为“Cell-specific activation and inhibition of conserved PTI genes by TMV in susceptible tobacco”的研究论文，在组织和细胞水平揭示易感烟草在TMV侵染后触发PTI免疫反应，并深入讨论植物与病毒相互作用过程。

       本研究借助多组学测序技术，以烟草-烟草花叶病毒的相互作用为研究模式，深入探究了易感烟草对TMV感染的应答情况，发现进化保守的 PTI 相关基因在病毒感染初期被激活，但在随后会受到抑制。这一发现为理解植物抗病毒免疫的动态变化提供了关键线索。同时，通过bulk RNA-seq和ATAC-seq的关联分析发现，植物在病原微生物侵染过程中，PTI相关通路基因中（植物和病原互作通路和MAPK通路），植物和病原互作相关基因呈现高表达且染色质高开放性。课题组结合单细胞转录组测序技术，在单细胞水平上分析不同细胞在响应TMV侵染的反应，详细研究了 TMV 感染期间烟草叶片PTI基因表达量的变化，并明确了主要的细胞类型响应病毒侵染。同时，研究还讨论在易感烟草中，不同细胞类型因病毒双链 RNA（dsRNA）的作用特异性激活或抑制RNA 沉默通路，这一过程对病毒在宿主植物内的积累起到了关键抑制或促进作用。该研究不仅为植物抗病毒研究领域提供了丰富的数据资源，更为通过靶向易感基因的新型育种策略来提高作物抗病性指明了方向。

       中山大学农业与生物技术学院博士后何海、硕士研究生夏立峰为共同第一作者，硕士研究生林泽勉、黎皓参与了课题研究，张雨副教授为通讯作者。浙江农林大学Muhammad Ali博士，江西农业大学罗莎副教授，福建农林大学胡群副教授为课题提供了宝贵意见，该研究得到了国家自然科学基金，中山大学中央高校基本科研业务费的支持。

       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70137

初稿：何海       初审：张雨       审核：辛国荣       终审：杨德胜