植物病原体可以造成农作物严重的产量损失，导致粮食供应不足。植物除了依靠天然的免疫系统来对抗或随着时间的推移等待适当的进化步骤发生外，研究人员目前正在寻求新的突破性方法，通过基因工程提高植物的抗病性。

近日，Plant Biotechnology Journal 杂志在线发表了韩国国立庆尚大学Uyen Thi Vuong团队题为“Engineering plant immune circuit: walking to the bright future with a novel toolbox”的研究论文,本文综述了近二十年来利用多种生物技术修饰植物体内和体外免疫成分，对多种病原进行抗病工程的研究进展。他们还讨论了潜在的策略，并提供了关于植物工程免疫系统以增强病原体抗性和植物适应性的观点。

植物已经进化出一种复杂的免疫系统来防止病原体入侵。预先形成的免疫，包括物理和化学屏障，如叶毛、细胞壁和表面 pH 值，在病原体攻击的早期被利用。然而，一些病原生物可以克服这种免疫力并在植物中引起疾病。为了生存，植物已经进化出先天免疫作为屏障，包括复杂的病原体干扰模式，称为诱导免疫，它基于感知病原体存在的不同免疫受体的识别和激活。跨膜模式识别受体 (PRR) 通常用于该系统的第一层，以识别毒力因子，例如病原体/微生物/损伤相关分子模式 (PAMP/MAMP/DAMP，以下简称 MAMP)，以诱导称为模式的基础反应-触发免疫 (PTI)。一旦 PTI 被激活，就会触发一系列防御反应来抑制病原体的定植。然而，许多病原体可以通过将干扰分子（称为效应子）引入细胞来抑制 PTI。效应物靶向各种宿主蛋白，以促进植物中的病原体复制、定殖和致病性，从而引起效应物触发的易感性 (ETS)。反过来，植物已经开发出一种使用细胞内核苷酸结合和富含亮氨酸的重复受体 (NLR) 来识别特定效应子的策略。一旦植物细胞感知到效应子就会发生一种强大而及时的效应因子触发免疫(ETI)反应。ETI 通常与程序性细胞死亡有关，通常涉及感染部位的过敏反应 (HR) 和远端植物组织中的系统获得性抗性 (SAR)，以限制病原体的生长和增殖。最近的研究揭示了细菌感染期间 PRR 介导的 PTI 和 NLR 介导的 ETI 之间的必然关系。PTI、ETS 和 ETI 的不断适应和进化进一步加强了宿主和病原体的即兴创作，以同时使效应蛋白和抗性蛋白多样化。

植物免疫系统是由具有积极或消极作用的免疫基因组成的复杂系统。免疫受体和植物免疫正向调节因子在感知到病原菌存在后，参与入侵者的识别，并帮助传递信号，激活一系列下游事件。这些信号级联的激活通常会增强免疫反应。相比之下，编码促进病原体和植物兼容性的蛋白质的基因被定义为易感性(S)基因。S基因编码植物防御的负调控因子，促进病原菌的入侵和易感性。S基因编码的一些负调控因子在正常条件下也控制植物防御正调控因子的激活，以避免植物异常生长和自身免疫反应。

提高作物抗病能力的生物技术策略

作物改良一直致力于实现更高的产量和对各种病原体的更大耐受性。传统的育种方法已被用于在杂交植物中选择理想的性状。然而，传统方法有一些缺点，例如生产时间长、需要大量人口、劳动密集型程序和有限的基因库。因此，已经开发出新的基因组编辑技术来促进植物育种并提高其效率，例如寡核苷酸定向诱变 (ODM)、转录激活因子样效应核酸酶 (TALENs)、锌指核酸酶 (ZFNs)、成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR -Cas) 系统以及根据科学家的需要对 CRISPR/Cas 系统进行修改的版本，例如碱基编辑器和PE系统等。与传统育种相比，这些技术使研究人员能够快速进行更精确的基因组改变，以产生具有理想性状的植物。

植物免疫组分的研究在作物基因工程研究中取得了显著进展。近年来，国内外对植物抗病工程的一些方面进行了综述，但还需要从不同的角度对植物先天免疫工程进行全面的总结。本文根据近20年来植物免疫工程研究的重要文献，综述了近年来植物免疫工程的研究进展。他们将工程目标分为三种类型：PTI 相关受体、ETI 相关受体和其他下游成分。他们还讨论了将病原体基因转移到植物中以对抗它们的侵略性的新概念。

以免疫相关基因启动子区为靶点的多种抗病策略

总之，他们目前对植物免疫成分的了解和现有的工程策略正在被用来增强植物的抗性。虽然每种策略都有其优缺点，但选择合适的策略可以极大地促进作物工程提高抗病能力。随着人们对植物免疫研究的不断深入，他们期待着新的植物免疫工程技术的发展，为今后的作物保护提供广阔的前景。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13916

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