植物在整个生长发育过程当中都可能遭受病原菌的侵染,而植物激素等防卫代谢产物在抵抗病原菌入侵过程中起着至关重要的作用。因此,研究植物抗病物质的产生和调控机制对于全面理解植物-病原菌互作,深入解析植物免疫信号通路,充分挖掘新型免疫调控靶点具有重要指导意义。目前越来越多的研究报道显示,许多植物次级代谢产物参与调控植物免疫,但是,植物初级代谢产物对于植物免疫的功能调控及其调控机制目前尚不清楚。其中,氨基酸代谢作为植物初级代谢的重要组成部分,在植物中的免疫功能研究报道较少。目前,以拟南芥为代表的双子叶植物的先天免疫研究已经取得了很大的进展,但由于很多粮食作物是单子叶植物,其遗传结构和调控机制与双子叶植物相比在进化中产生了显著的改变,导致很多双子叶植物的研究成果在单子叶农作物上应用时会遇到很多困难。因此,对单双子叶植物先天免疫信号网络的分化进行比较分析,特别是对基础代谢通路上的功能差异进行解析,可以丰富植物的免疫理论,同时对于农业病虫害的控制具有重要的指导意义。实验室之前发现了一个在水稻中具有广谱抗病功能的NLR类蛋白Pigm R,为了解析其广谱抗病信号通路,通过酵母双杂交结合定量蛋白质组学方法,我们筛选到一个重要的免疫蛋白PICI1。通过对PICI1基因敲除和过表达等转基因株系抗病性鉴定和进一步的生化机制研究发现,PICI1可作为一种新的去泛素化蛋白酶调控水稻（单子叶模型植物）初级代谢,从而正调控水稻对白叶枯菌的抗病性。为了探索这条防御途径在单子叶和双子叶植物中的保守性,我们在拟南芥（双子叶植物模型）中克隆了具有同源性的蛋白At ESP1/2,并在拟南芥突变体库中获得了At ESP1/2的突变体。有趣的是,接种丁香假单胞菌后发现突变体atesp1/2对Pst DC3000的抗性显著提高,过表达At ESP1/2显著增强了植株的感病性,结果表明At ESP1/2负调控拟南芥对细菌的抗病性。我们进一步实验验证了At ESP1/2具有去泛素化活性;同时,通过对IP-MS结果分析,我们发现植物中高度保守的氨基酸合成酶At MTs可以与At ESP1/2互作,进一步利用Split-Luc和CO-IP实验在烟草中验证了At ESP1/2与At MT1/2直接互作,并且施用外源氨基酸可恢复At ESP1/2突变体的抗性表型。因此我们推测At ESP1/2通过去泛素化活性影响蛋白At MT1/2的稳定性,调控氨基酸的生物合成,继而抑制植物对丁香假单胞菌的抗性。先前已有报道发现植物激素参与调节植物的先天免疫,由于氨基酸作为激素合成的前体,于是我们通过进一步的检测确定了At MT1/2催化产生的氨基酸有可能是通过调控植物激素的生物合成参与拟南芥的免疫。除此之外,At ESP1/2也能够与丁香假单胞菌效应蛋白Hop AI1,Hop B1相互作用,可能作为这两个效应因子的靶标而调控植物免疫。综上所述,本研究揭示了一个新的At ESP1/2-At MT1/2-激素级联通路,可通过调控拟南芥初级代谢产物的生物合成进而调控植物的免疫反应。并且,该通路可能作为一个保守的植物防御信号途径参与植物免疫过程。研究结果对单双子叶植物先天免疫的研究具有重要的借鉴意义。