在自然界中,植物病原菌的感染一般通过叶表面的自然开口进入叶片内部。但是病原菌侵染植物叶片表面的瞬时反应以及其与微生物相关分子模式的关系,我们目前知之甚少。在本研究中,我们利用水母发光蛋白监测细胞质钙离子浓度动态变化这一技术,监测了丁香假单胞菌番茄致病变种(Pst DC3000)侵染离体拟南芥叶片表面后[Ca2+]cyt的动态变化。处理后叶片出现了显著的[Ca2+]cyt瞬时升高,且峰值与病原菌浓度呈正相关。研究表明,上升的[Ca2+]cyt主要来源于cAMP所介导的Ca2+途径,而不是对Gd3+敏感的Ca2+流入通道,这有别于单独的MAMP的诱导途径(如脂多糖、鞭毛蛋白和延长因子Tu)。此外,缺失鞭毛蛋白、Ⅲ型分泌系统和植物冠毒素的Pst DC3000突变体显著减弱了它们在叶外质体的增殖能力,但引起的细胞质内Ca2+浓度变化没有差别。结果表明,拟南芥叶片中的[Ca2+]cyt对于叶片表面接种病原菌具有过敏反应,但与病原菌的发病能力无关。细菌表面存在的病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)能够被宿主细胞质膜上的模式识别受体(Pattern-recognition receptors, PRRs)识别,并激发下游的基础防御反应。在动物细胞中,这种复合体具有感知LPS的功能。前人研究表明,动物和植物细胞在由PAMPs诱导的先天免疫的分子机制方面高度类似。在拟南芥中,我们发现AtGHRl与动物细胞的TLR4有高度同源的氨基酸序列。根据GUS基因组织特异性进行AtGHRl启动子活性的组织定位,发现其主要在叶片木质部和根尖部位表达,在保卫细胞中微弱表达。为确定AtGHRl的亚细胞定位,我们在烟草(Nicotiana benthamiana)叶片中共同瞬时表达了绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白的细胞质膜标记蛋白,结果表明其定位于细胞质膜上。本研究发现拟南芥atghrl缺失突变体部分参与了由LPS诱导的细胞免疫反应,鉴定出植物中AtGHRl是LPS引发的自然免疫反应中的一个新型组分。