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蛋白水解活化肽
s 启用 植物 系统性免疫而不增加恒定防御成本

作者:陈英兰¹⁻³

1国立成功大学生物科学与生物技术学院生物技术与生物产业科学系,台南市701401,
2国立中兴大学植物病理学系,台中市40227,台湾
3国立中兴大学循环经济研究院特色作物与代谢组学项目,南投县540001,台湾


蛋白水解活化肽代表了一种高效且具有进化保守性的机制,通过该机制植物能够协调系统性免疫反应,同时避免构成性防御的激活。 番茄中的蛋白水解肽激活机制正是此策略的典范:经典防御标志物病原相关蛋白1(PR1)作为前细胞因子,在特定条件下经由木质部半胱氨酸蛋白酶1(XCP1)加工为成熟的CAP衍生物肽(CAPE),从而触发系统性免疫反应。 关键在于,CAPE的生成受到水杨酸(SA)、细胞间质Ca²⁺浓度及pH值的严格调控,确保免疫激活仅在适宜的生理条件下发生。

长凳上的实验田

从生物刺激剂的角度来看,长距离移动肽预处理相较于传统免疫诱导剂具有显著优势。与强制持续表达防御基因不同,CAPE作为低剂量全身性信号,能使远端组织对未来应激产生敏感反应。这种预处理状态既增强了免疫准备度,又避免了持续防御激活所伴随的代谢消耗和信号饱和问题。

CAPE介导的信号传导将免疫能力与基础免疫输出解耦。该通路通过与SA的正反馈机制强化系统性防御,却不会诱发广泛细胞死亡或防御程序的不可逆激活。这种调控架构使植物能够通过时空调控信号强度而非持续转录重编程,建立有效的系统性免疫。 这些发现共同表明,长距离肽类预处理作为生物刺激剂作用机制的独特类别——通过强化内源性免疫信号网络而非覆盖其功能来增强抗逆性。利用CAPE-XCP1等保守的肽-蛋白酶模块,肽类生物刺激剂可在维持生理稳态的同时提供持久免疫保护,为可持续作物保护提供了可扩展的战略方案。

图 4:描述数字生物量(y)和天数(x)之间关系的线性回归模型(y = ax +b,其中 a 为斜率,b 为 y-截距)的斜率