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植物在自然界中的生存环境极其复杂,长期面临细菌、真菌、病毒甚至线虫、蚜虫等多种病原体的侵害。在漫长的进化过程中,植物逐渐形成复杂而严密的先天免疫机制,感知并识别病原体,进而激活体内的免疫反应,抵制病原体的侵染。植物的先天免疫反应包括病原体相关分子模式激发的免疫反应(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应蛋白激发的免疫反应(Effector-triggered immunity,ETI)。PTI反应在植物抵御多种病原体胁迫的过程中起到极其重要的作用,该过程通常伴随着活性氧的爆发、MAPK级联反应的激活、PR基因(Pathogenesis related genes)等抗病基因的表达以及胼胝质的沉积,其中MAPK级联反应介导了植物识别病原体后的信号转导过程。研究表明,细菌鞭毛蛋白N端的保守多肽flg22能够被植物细胞膜上受体激酶FLS2(Fagellin-sensing 2)识别,从而引起MEKK1/MEKKs-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6级联的激活,最终导致细胞内多种免疫反应的发生。利用GUS组织化学染色的方法,我们发现拟南芥磷酸酶PP2A的催化亚基基因PP2A-4在植株各组织及发育阶段均有表达。对野生型Col-0和pp2a-4突变体植株中抗病相关基因进行检测,结果表明pp2a-4突变体植株中PR1和PR2基因的转录水平均明显高于野生型,这一结果暗示PP2A-4可能参与并负调控植物的免疫反应。用flg22处理拟南芥莲座叶发现pp2a-4突变体植株的莲座叶中胼胝质的积累比野生型Co1-0更为明显;同时,突变体pp2a-4的互补植株在受到flg22诱导时,胼胝质的积累与野生型相比没有明显差异,回复了pp2a-突变体促进flg22诱导的胼胝质积累的表型,说明PP2A-4的缺失可以促进flg22诱导的胼胝质的积累。丁香假单胞菌变异菌株Psm ES4326是一种革兰氏阴性细菌,其细菌鞭毛蛋白能够激活拟南芥免疫反应。用Psm ES4326处理拟南芥幼苗,3天后统计菌落数量发现,与野生型相比,pp2a-4突变体植株体内细菌的生长受到抑制,说明pp2a-4突变体植株对PsmES4326的抗性增强;而PP2A-4过表达植株体内细菌的生长明显比对照组多,说明PP2A-4过表达植株对PsmES4326的抗性降低。这些结果表明PP2A-4负调控拟南芥免疫反应。蛋白质的可逆磷酸化是蛋白质翻译后修饰的重要方式,参与调节生物体内的众多生理反应。为了探知PP2A-4是否通过作用于MKK5来负调控拟南芥免疫反应,我们对二者的相互作用和作用机制进行了研究。通过酵母双杂交、原核Pull-down、植物体内双分子荧光互补及免疫共沉淀等实验,证明了 PP2A-4与MKK5存在分子间相互作用。大肠杆菌中PP2A-4的表达会抑制MKK5由于磷酸化引起的条带迁移,说明在大肠杆菌中PP2A-4结合MKK5后调控MKK5的去磷酸化。在野生型中flg22诱导的MPK3/MPK6的活化会受细胞内磷酸酶调节而活性降低,而pp2a-4突变体中MPK3/MPK6的失活调节受到抑制,表明PP2A-4参与MPK3/MPK6的失活过程。为了探讨PP2A-4是否通过MKK5调控MPK3/MPK6的失活过程,胶内激酶活性分析实验发现,在烟草中瞬时表达PP2A-4可以抑制ΔMEKK1-MKK5级联引起的NtWIPK/NtSIPK的激活,说明PP2A-4可以抑制MKK5的激酶活性。以上结果表明PP2A-4可能作为MKK5的磷酸酶,使MKK5去磷酸化并抑制其激酶活性。本研究发现了拟南芥中PP2A-4可能是作用于MKK5的磷酸酶,可以通过去磷酸化MKK5抑制其激酶活性,从而负调控拟南芥中细菌PAMPs包括flg22诱导的免疫反应。