图 受体激酶FERONIA (FER)调控根系局部免疫的工作模式图
在国家自然科学基金项目（批准号：32000916、32370757、32070769）等资助下，湖南大学于峰团队揭示了受体激酶FERONIA（FER）通过形成独特的双重分子形态，精细调控根系局部免疫（Localized Immunity, LI），从而实现拟南芥根部生长与防御的动态平衡。研究成果以“FERONIA的调控性切割和核定位控制拟南芥根部免疫（Regulated cleavage and translocation of FERONIA control immunity in Arabidopsis roots）”为题，于2024年10月14日发表在国际植物学著名期刊《自然•植物》（Nature Plants）。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41477-024-01823-8。
自然界中，植物的叶片与根系时刻面临着复杂多变的微生物环境挑战。尽管植物叶片和根系均具备免疫响应能力，但采取的免疫调控机制存在显著差异。植物根系在与细菌相互作用时，会在特定的伸长区（Elongation Zone, EZ）和过渡区（Transition Zone, TZ）启动LI，然而，这一过程的触发及调控机制一直不清楚。以往研究表明，定位于质膜的FER通过与配体小肽RAPID ALKANILIZATION FACTOR（RALF）家族成员相互作用，参与免疫调控、受精过程、生长发育以及非生物胁迫等多个方面，但FER实现功能多样性和组织特异性的分子机制尚不明晰。
本项研究揭示了FER在拟南芥根部不同细胞区域功能多样化的新机制：在正常生长状态下，配体小肽RALF23的成熟形态维持在较低水平，全长FER定位于质膜，发挥免疫抑制作用，保障拟南芥正常生长不受干扰。然而，在细菌入侵后，RALF23的成熟形态迅速累积，激活基质金属蛋白酶At2-MMP，后者能特异性切割TZ和EZ区域质膜上FER的胞内激酶域，释放截短形式的FER（即FERN，包含FER激酶结构域），随后，FERN被转运至细胞核内，激活TZ和EZ区域的LI，形成坚实的防御屏障，有效抵御细菌入侵。因此，质膜上的全长FER负责抑制根部免疫、促进生长，而切割后的FERN则激活根部免疫、抵抗细菌侵染。
此项研究解答了拟南芥根系为何及如何启动LI的关键科学问题，阐明了FER通过形成两种不同的蛋白形态，精细调控拟南芥根系局部免疫与生长平衡的重要机制，为FER调控植物组织和细胞特异的生物学过程提供了新见解。
