植物複雜免疫受體網路的擴張

環境中有許多的病原微生物能在植物上造成危害，導致全球農作物生產上的重大損失。為了抵抗病原菌的侵染，植物利用含有核苷酸結合域和富含亮氨酸重複序列的蛋白質 (NLRs) 來識別病原菌。在茄科植物中，許多輔助型和偵測型NLRs形成複雜的NRC免疫受體網絡來抵抗病原體。然而，茄科植物之外的NRC免疫受體網絡的進化和功能仍不清楚。我們對菊類植物的NLR進行了系統基因組分析，顯示NRC網絡在大多數唇形類植物中顯著擴張，但在杜鵑花目和桔梗類植物中沒有顯著擴張。利用圓葉菸草進行短暫表達，我們驗證了NRC免疫受體網絡在杜鵑花目和桔梗類植物維持簡單遺傳結構，但在唇類植物中具有複雜的遺傳結構。利用系統基因組分析，我們找到三個保守的NRC0亞群和幾個高度歧異化的唇形類特有的NRC亞群。功能分析顯示，跨植物譜系的NRC0亞群成員具有部分可互換性，而唇形類特有的NRC亞群則缺乏可互換性。我們的研究結果凸顯了植物免疫受體網絡在不同植物類群之間所呈現的差異化演化模式，這項發現為未來抗病育種及跨植物譜系的抗病基因工程改造提供了重要的參考依據。