番茄的隱藏英雄：Nrc2和Nrc3在免疫戰中的重要性

圖片來源：維基百科

在植物的世界裡，免疫系統扮演著守護者的角色，保護植物免受各種病原體的侵襲。最近的一項研究發現了番茄中兩種重要免疫蛋白 —— Nrc2和Nrc3 —— 的重要性，這不僅提高了我們對植物免疫系統的了解，也為未來的作物改良提供了新的思路。

Nrc2和Nrc3屬於核苷酸結合位點-富含白胺酸重複蛋白（NLR）家族，被稱為助手NLR。NLR是植物免疫系統中的重要成員，而幫助型NLR的角色是協助其他NLR蛋白識別並回應病原。他們不直接識別病原，而是與特定的抗病蛋白（如抗病NLR）一起工作，協助啟動免疫反應（如活化相關的傳導途徑）。番茄中有六個Nrc蛋白質：Nrc1、Nrc2、Nrc3、Nrc4a、Nrc4b和Nrc4c。這些Nrc蛋白質作為助手NLR（helper NLR），在植物的免疫反應中與多個感測NLR（sensor NLR）蛋白質協同作用，參與對抗多種病原體，包括細菌、病毒、卵菌和線蟲等。

研究團隊透過建立缺少Nrc2或/和Nrc3的突變株再對番茄葉片進行模式病原體番茄細菌性斑點病菌（Pseudomonas syringae pv. tomato）的感染試驗，發現這兩種蛋白質在抵抗病原體的過程中發揮著關鍵作用。

研究團隊發現Nrc2和Nrc3在番茄對抗細菌感染中具有加成和重疊的功能。特別是在對抗番茄細菌性斑點病菌時，Nrc2和Nrc3的雙突變株表現出最高的敏感性，顯示它們在植物免疫中的協同作用。由於Nrc3單突變體也表現出較高的敏感性，但不如雙突變體，意味著在對抗病原菌方面，Nrc3較Nrc2重要。

此外，研究團隊還透過免疫共沉澱和質譜分析發現了Nrc2和Nrc3與其他免疫相關蛋白質的交互作用，尤其是與Prf/Pto複合體的互動。這一複合體在植物識別病原體並啟動免疫反應過程中扮演著關鍵角色。Pto是一種植物免疫受體蛋白，能夠識別某些病原體分子，而Prf則是與Pto交互作用的蛋白質，幫助啟動免疫反應。當Pto識別到病原體分子後，Prf/Pto複合體活化免疫信號傳遞路徑，導致植物產生抗病反應。因此，Prf/Pto複合體對於植物識別和抵抗特定病原體非常重要。

同時缺少Nrc2與Nrc3的番茄，在受到番茄細菌性斑點病菌感染時，其病情的嚴重程度與缺少prf的番茄是一樣的；這顯示Nrc2與Nrc3對免疫反應的重要性。

這項研究不僅為我們提供了對番茄免疫機制的深入理解，也為透過基因工程或傳統育種技術提高作物抗病性提供了可能的途徑。了解Nrc2和Nrc3的具體作用有助於我們在未來設計出更加強健的植物品種，以抵抗病原體的侵襲。

參考文獻：

Zhang N, Gan J, Carneal L, González-Tobón J, Filiatrault M, Martin GB. Helper NLRs Nrc2 and Nrc3 act codependently with Prf/Pto and activate MAPK signaling to induce immunity in tomato. Plant J. 2024 Jan;117(1):7-22. doi: 10.1111/tpj.16502. Epub 2023 Oct 16. PMID: 37844152.

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