閆曉寒 王向堯 劉培源

摘要：病程相關(guān)基因非表達(dá)子（non-expressor of pathogenesis-related genes 1，簡稱NPR1）作為植物激素水楊酸（SA）信號(hào)的主要調(diào)節(jié)因子，參與系統(tǒng)獲得性抗性（systemic acquired resistance，簡稱SAR）的建立，在植物抵抗病原菌的侵染中起著重要作用。核內(nèi)單體化的NPR1作為輔因子通過與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用正向調(diào)控病程相關(guān)（pathogenesis-related，簡稱PR）基因的表達(dá);NPR1的翻譯后修飾與降解也增加了其調(diào)節(jié)機(jī)制研究的復(fù)雜性。此外，該蛋白的作用已擴(kuò)展到對(duì)植物生長發(fā)育、晝夜節(jié)律穩(wěn)態(tài)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分泌相關(guān)蛋白以及抗凍等的調(diào)控。以NPR1調(diào)控建立SAR過程中的機(jī)制為重點(diǎn)，綜述其結(jié)構(gòu)特征以及各方面的重要功能，為NPR1蛋白在植物生命活動(dòng)中潛在作用機(jī)制的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：NPR1;水楊酸;系統(tǒng)獲得性抗性;結(jié)構(gòu)與功能;PR基因

植物暴露在生物與非生物脅迫中，為維持自身的生長發(fā)育，進(jìn)化形成了有效的防御機(jī)制用來感知和抵抗各種潛在的威脅。其中，為抵抗病毒、細(xì)菌和真菌等的侵染，植物形成了類似于動(dòng)物的免疫系統(tǒng)。植物免疫系統(tǒng)主要包括2層防御機(jī)制，第1層是通過細(xì)胞膜上的受體識(shí)別病原相關(guān)分子模式（PAMPs）激發(fā)的免疫反應(yīng)（PAMP triggered immunity，簡稱PTI）對(duì)抗病原菌入侵[1]。然而有些病原菌可產(chǎn)生效應(yīng)因子抑制PTI，作為應(yīng)對(duì)，植物進(jìn)化出抗病蛋白（R蛋白），通過直接或間接的方式識(shí)別效應(yīng)因子，進(jìn)而引發(fā)第2層防御，即效應(yīng)因子激發(fā)的免疫反應(yīng)（effector triggered immunity，簡稱ETI）[2]。ETI通常會(huì)引發(fā)感染部位細(xì)胞的程序性死亡（programmed cell death，簡稱PCD）以阻止病原菌向周圍組織擴(kuò)散。植物不但會(huì)在感染部位通過PTI和ETI抵抗入侵，同時(shí)也會(huì)系統(tǒng)性激活并建立廣譜的抵抗繼發(fā)性感染的防御機(jī)制，即系統(tǒng)獲得性抗性（systemic acquired resistance，簡稱SAR）[3]。

NPR1（non-expressor of pathogenesis-related genes 1，簡稱NPR1）是SAR途徑中的關(guān)鍵調(diào)控因子[4]，同時(shí)參與植物的生長發(fā)育[5-7]、晝夜節(jié)律穩(wěn)態(tài)[8]、抗凍[9]以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分泌相關(guān)蛋白[10-11]等的調(diào)控，在植物生命周期中發(fā)揮著重要作用，然而目前對(duì)于NPR1介導(dǎo)信號(hào)通路的具體機(jī)制還存在許多未知;同時(shí)，其同源蛋白NPR3、NPR4在SAR途徑中的作用也存在爭議。本文總結(jié)了多年來NPR1調(diào)控SAR建立機(jī)制的研究結(jié)果以及NPR1在其他方面的功能，試圖對(duì)NPR1的功能提供一個(gè)全面的初步認(rèn)識(shí)。

1 NPR1結(jié)構(gòu)組成及各部分功能

NPR1蛋白包含BTB/POZ（broad-complex，tramtrack，and bric-a-brac/poxvirus and zinc-finger）結(jié)構(gòu)域、錨蛋白重復(fù)序列（ankyrin repeats，簡稱ANK）結(jié)構(gòu)域以及NPR1-like結(jié)構(gòu)。序列比對(duì)顯示，NPR1蛋白序列在多個(gè)物種間呈現(xiàn)出高度的一致性，結(jié)構(gòu)的保守也預(yù)示著功能的相似（圖1）。BTB/POZ結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)NPR1與其他蛋白的相互作用，以擬南芥為例，NPR1通過BTB/POZ結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)與乙烯受體蛋白（ethylene insensitive3，簡稱EIN3）相互作用，阻礙頂端彎鉤的形成[7]。并且NPR1的BTB/POZ結(jié)構(gòu)域可與自身C末端反式激活結(jié)構(gòu)相互作用抑制其功能;當(dāng)C末端C521和C529通過Cu2+與水楊酸（SA）結(jié)合后，引發(fā)NPR1構(gòu)象改變，暴露出BTB/POZ結(jié)構(gòu)域，激活NPR1與TGA轉(zhuǎn)錄復(fù)合體活性， 調(diào)控PR基因表達(dá)[4]。 但此

結(jié)構(gòu)并不保守，微小的差異也為NPR1針對(duì)性參與不同生長環(huán)境下的物種獨(dú)特的信號(hào)通路調(diào)控提供了可能。ANK結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)NPR1與TGA的相互作用，在ANK突變體中不能形成NPR1-TGA復(fù)合體，且無法誘導(dǎo)PR基因[12]。

除此之外，NPR1含有保守的半胱氨酸位點(diǎn)、SA結(jié)合位點(diǎn)以及核定位序列（NLS）。擬南芥NPR1包含10個(gè)高度保守的半胱氨酸，如C82、C156、C216等。NPR1主要通過半胱氨酸形成分子間二硫鍵以低聚體的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中[13];脅迫造成SA濃度升高，導(dǎo)致細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生大量抗氧化劑，硫氧還蛋白（TRX），尤其是TRX-h3與TRX-h5可還原NPR1位于156位的半胱氨酸（C156）促進(jìn)NPR1低聚體的解聚[14-15]。單體化的NPR1通過NLS介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)控轉(zhuǎn)錄;同時(shí)SA誘導(dǎo)NPR1的C156亞硝基化，穩(wěn)定了NPR1在細(xì)胞質(zhì)的低聚形式，防止蛋白被過度消耗[15]。C82A/C216A雙突變的NPR1二硫鍵形成受損，一定程度上提升了PR1基因的本底表達(dá)[14]。R432被認(rèn)為是SA的直接相互作用位點(diǎn)，NPR1R432Q突變蛋白表現(xiàn)出極低的SA親和力，在不影響其與TGA和NIMIN1（NIM互作蛋白）相互作用的情況下，NPR1R432Q突變植株SAR相關(guān)基因表達(dá)受損[4]，進(jìn)一步說明胞內(nèi)SA誘導(dǎo)對(duì)于NPR1發(fā)揮作用的重要意義。

2 NPR1介導(dǎo)的SAR的作用與機(jī)制

2.1 NPR1參與調(diào)控有效SAR的建立

NPR1是SAR途徑中的關(guān)鍵調(diào)控因子，NPR1功能缺陷植物的PR基因表達(dá)受損，并且?guī)缀醪荒芙⑵鹩行У腟AR。針對(duì)擬南芥的研究顯示，為了建立有效的SAR以應(yīng)對(duì)病原菌的感染，NPR1需要在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中被精細(xì)調(diào)控（圖2）。由于NPR1不能直接與DNA相互作用，因此NPR1通常被作為轉(zhuǎn)錄輔因子參與調(diào)控。核定位的NPR1單體與bZIP家族的TGA轉(zhuǎn)錄因子直接相互作用形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體[16]，增強(qiáng)了TGA轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNA的能力[17]。PR1啟動(dòng)子含有正、負(fù)2種as-1-like順式作用元件LS7和LS5[18]，不同TGA轉(zhuǎn)錄因子與不同的順式作用元件相互作用調(diào)控PR基因的表達(dá)，這表明NPR1也許不僅僅通過上調(diào)PR基因的表達(dá)來建立SAR。擬南芥基因組編碼的10種TGA轉(zhuǎn)錄因子中7種在SA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著正向或負(fù)向調(diào)控作用。TGA2、TGA5和TGA6在調(diào)節(jié)NPR1依賴基因的表達(dá)過程中功能冗余。tga6-1tga2-1tga5-1三敲除突變體在SA誘導(dǎo)的情況下PR基因表達(dá)量與野生型相比減少，但其本底表達(dá)相較野生型卻升高了近50倍，這表明一些TGA在正常狀態(tài)下可抑制PR基因的表達(dá);在SA誘導(dǎo)下，通過與NPR1的相互作用，這種抑制作用被解除。除TGA外，TCP轉(zhuǎn)錄因子（TCP transcription factors，簡稱TFs）、WRKY與CDK8周期依賴激酶子轉(zhuǎn)錄因子也參與調(diào)控NPR1與PR基因的表達(dá)[19-20]。在擬南芥中，SA促進(jìn)了NPR1與CDK8和WRKY6/18的相互作用。NPR1向自身啟動(dòng)子招募CDK8和WRKY6/18;此外，CDK8也可與TGA相互作用，NPR1向PR1啟動(dòng)子招募CDK8和TGA，并將RNA聚合酶Ⅱ帶入啟動(dòng)子及編碼區(qū)域，正調(diào)控NPR1和PR1的表達(dá)。但NPR1-TF蛋白復(fù)合物如何促進(jìn)PR基因的表達(dá)需要進(jìn)一步的研究來闡明。

另一組與NPR1相互作用的蛋白為NIMIN（nim interacting）蛋白[21]，酵母三雜交結(jié)果證明NIMIN1通過直接與NPR1相互作用并與TGA形成三元復(fù)合物[22]。NIMIN蛋白序列分析表明其含有預(yù)測的EAR（基序）抑制結(jié)構(gòu)域，因此可抑制NPR1轉(zhuǎn)錄活性[23]。NIMIN1、NIMIN2和NIMIN3與NPR1競爭性結(jié)合，在正常狀態(tài)下，NIMIN3與NPR1相互作用抑制PR基因的表達(dá);NIMIN2可迅速響應(yīng)早期SA濃度的改變，盡管其不參與PR基因表達(dá)的抑制;NIMIN1可與NPR1相互作用推遲PR基因的表達(dá)，防止SAR被過早激活[24]。

2.2 NPR1的翻譯后修飾對(duì)SAR的影響

NPR1的翻譯后修飾在SAR過程中同樣扮演著重要角色。擬南芥NPR1除C156的亞硝基化外，還存在泛素化（SUMO）修飾。Saleh等研究表明，SUMO3通過與NPR1的SIM基序（SUMO互作基序）直接相互作用對(duì)NPR1進(jìn)行SUMO化修飾[25]。NPR1的SUMO化不但會(huì)促進(jìn)NPR1的降解，同時(shí)也會(huì)改變NPR1對(duì)WRKY和TGA的親和力。此外，NPR1不同部位的磷酸化也會(huì)對(duì)SUMO化修飾產(chǎn)生影響。

在正常狀態(tài)下，NPR1的S55/S59被磷酸化，這抑制了NPR1的SUMO化，此時(shí)NPR1與WRKY70有較強(qiáng)的相互作用，抑制了PR1基因的表達(dá)，但依然有少量的NPR1被SUMO化以維持基礎(chǔ)抗性[25]。SA積累后，NPR1的S55/S59去磷酸化，隨后被SUMO化修飾，SUMO化后NPR1的S11/S15位點(diǎn)被磷酸化，在降低了NPR1與WRKY70親和力的同時(shí)提升了其與TGA3的親和力，隨后PR1基因的表達(dá)量升高，經(jīng)修飾的NPR1在行使完轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用后被送往蛋白酶體降解[25]。NPR1的S55/S59去磷酸化和NPR1的SUMO化是S11/S15發(fā)生磷酸化所必需的，S11/S15的磷酸化反過來會(huì)促進(jìn)NPR1與SUMO3的相互作用使更多的NPR1發(fā)生SUMO化，這形成了一個(gè)信號(hào)放大的回路[25]。

一些激酶參與了NPR1的磷酸化修飾。SnRK2.8（SNF-1相關(guān)蛋白激酶2.8）通過磷酸化NPR1的S589和T373促進(jìn)其入核，感染部位周圍的細(xì)胞通過感受SA濃度變化建立SAR，而對(duì)于遠(yuǎn)端組織，由于SA濃度變化較小，SAR主要通過SnRK2.8對(duì)NPR1的磷酸化來建立[26]。

2.3 NPR1的降解對(duì)SAR的影響

NPR1的精確激活和終止對(duì)于維持植物免疫系統(tǒng)功能、機(jī)體適應(yīng)性和繁殖能力之間的平衡至關(guān)重要。正常狀態(tài)下，少量單體化的NPR1在核內(nèi)被降解以防止免疫系統(tǒng)被過度激活;在SA積累后，大量單體化的NPR1入核調(diào)控下游基因表達(dá)的同時(shí)這種降解現(xiàn)象依然存在，并且是建立完整有效的SAR所必需的，NPR1S11A/S15A突變的擬南芥中高水平NPR1S11A/S15A的積累可抑制SAR的建立[27-28]，這表明NPR1的降解在植物免疫應(yīng)答調(diào)控中的雙重作用。NPR1的降解需要泛素連接酶Cullin3（CUL3）和信號(hào)復(fù)合體COP9的參與，與哺乳動(dòng)物免疫輔助因子IκB一樣，NPR1在降解之前也需要被磷酸化修飾[29]。介導(dǎo)NPR1被26S蛋白酶體降解的2個(gè)磷酸化修飾位點(diǎn)為DS11XXXS15（IκB-like phosphodegron motif，S11/S15）。部分研究顯示，NPR1與CUL3并沒有直接相互作用，因此NPR1的降解可能需要中間蛋白 （Adapter）的介導(dǎo)[27，30]。

Fu等研究表明，NPR1的同源蛋白NPR3和NPR4為SA的受體，并且NPR3和NPR4作為中間蛋白介導(dǎo)了NPR1的蛋白酶降解，在無SA的條件下，NPR4介導(dǎo)NPR1與CUL3相互作用，導(dǎo)致NPR1被持續(xù)降解，表現(xiàn)為植物對(duì)病原菌的易感性增強(qiáng)[30]。在正常狀態(tài)下，少量SA的存在降低了NPR4與NPR1的相互作用，這使得NPR1可適當(dāng)激活免疫基因的表達(dá)，以維持植物的基礎(chǔ)抗性。在植物細(xì)胞遭受病原菌侵染后，處于感染部位的細(xì)胞中SA濃度升高，這時(shí)NPR3被SA激活從而介導(dǎo)NPR1與CUL3相互作用，這導(dǎo)致NPR1被大量降解，造成感染部位細(xì)胞死亡，同時(shí)在感染部位周圍細(xì)胞中的SA濃度并不足以激活大量的NPR3，而NPR4又被相對(duì)高濃度的SA抑制了活性，核內(nèi)大量NPR1單體通過與轉(zhuǎn)錄因子相互作用激活SAR。

3 NPR1參與調(diào)控植物生長發(fā)育

3.1 NPR1促進(jìn)葉片的衰老

葉片衰老是一種程序性死亡過程，可將營養(yǎng)物質(zhì)從衰老的葉片大量轉(zhuǎn)移到快速發(fā)育的器官，從而促進(jìn)植物生長發(fā)育。NPR1介導(dǎo)的SA信號(hào)通路正向調(diào)控葉片的衰老（圖3），基因組研究表明，隨著葉片衰老的進(jìn)程，許多轉(zhuǎn)錄因子顯著上調(diào)，如WRKYs[32]。WRKY75在葉片衰老中起正調(diào)控作用，其誘導(dǎo)SID2（SA合成基因）表達(dá)促進(jìn)SA的生物合成;同時(shí)SA反向促進(jìn)WRKY75的表達(dá)，形成信號(hào)放大回路，加速葉片衰老[33]。Chai等提出，在擬南芥葉片衰老中，MPK6介導(dǎo)SA誘導(dǎo)的WRKY6與Trx-h5的表達(dá);WRKY6可與NPR1啟動(dòng)子W-box結(jié)合提高NPR1mRNA的表達(dá)水平，同時(shí)Trx-h5的表達(dá)能促進(jìn)NPR1的單體化與入核[5]。烯丙苯噻唑（PBZ）可通過SID2依賴的生物合成途徑提高內(nèi)源性SA水平，外源施加PBZ的sid2和npr1突變株與野生型相比，沒有明顯的衰老癥狀;而過表達(dá)NPR1則能加劇葉片的衰老。因此，SA的積累和NPR1的存在是PBZ誘導(dǎo)葉片衰老所必需的。與Xing等觀點(diǎn)不同的是，Zhou等認(rèn)為，SA誘導(dǎo)的葉片衰老依賴于絲裂原活化蛋白激酶（MKK4/5-MPK1/2）級(jí)聯(lián)反應(yīng)，MPK1通過磷酸化NPR1并改變Trx-h3/5的表達(dá)能促進(jìn)NPR1的單體化與入核，調(diào)控PR1基因轉(zhuǎn)錄[8]。NPR1調(diào)控SA誘導(dǎo)的葉片衰老的具體機(jī)制有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2 NPR1抑制頂端彎鉤形成

轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，部分SA誘導(dǎo)的基因表達(dá)水平在胚軸突出后升高，在子葉完全開放時(shí)達(dá)到高峰，說明SA參與幼苗早期形態(tài)發(fā)生[34]。Huang等研究顯示，SA誘導(dǎo)的頂端彎鉤形成抑制部分依賴于NPR1，對(duì)擬南芥施加外源SA會(huì)造成頂端彎鉤彎曲度的降低，且隨著SA施加濃度的升高，npr1突變體與野生型均表現(xiàn)出抑制作用的加強(qiáng)，但npr1突變體相比野生型抑制較弱[7]。EIN3和EIL1（EIN3-LIKE1）在乙烯通路正向調(diào)控頂端彎鉤形成相關(guān)基因HLS1（HOOKLESS1，簡稱HLS1）等的表達(dá)[35]。NPR1介導(dǎo)的SA對(duì)頂端彎鉤形成的抑制依賴于EIN3/EIL1，在乙烯不敏感的2個(gè)突變株ein2-5和ein3eil1中，SA濃度的增加對(duì)于頂端彎鉤彎曲度沒有明顯改變;且npr1-1ein3eil1與ein3eil1中頂端彎鉤的彎曲度沒有明顯差異[7]。NPR1通過BTB/POZ結(jié)構(gòu)域可以與EIN3含有DNA結(jié)合域的N末端相互作用，從而破壞EIN3與自身靶基因啟動(dòng)子的結(jié)合，在不改變EIN3表達(dá)量的情況下抑制EIN3的轉(zhuǎn)錄活性，負(fù)向調(diào)控頂端彎鉤形成（圖3），也證實(shí)了NPR1介導(dǎo)SA-ET（水楊酸-乙烯）信號(hào)通路的交互作用[7]。

4 NPR1的其他功能

4.1 NPR1調(diào)節(jié)植物抗凍性

植物進(jìn)化出了不同溫度環(huán)境下的適應(yīng)性，鑒定擬南芥冷脅迫下表達(dá)上調(diào)的基因發(fā)現(xiàn)，其中含有植物抵抗病原菌相關(guān)的PR基因[36]。作為調(diào)控PR基因的關(guān)鍵蛋白，NPR1在植物抗凍中的作用同樣得到驗(yàn)證（圖3）。有研究表明，冷脅迫可以誘導(dǎo)NPR1基因的表達(dá)和SA水平的升高，但sid2和 NahG這2種突變植株中NPR1的表達(dá)量與野生型植株相比沒有變化，說明NPR1的表達(dá)不依賴于SA[9]。與SAR過程類似的是，升高的SA作用于NPR1的單體化，單體化和入核在抗凍相關(guān)基因誘導(dǎo)過程中是必需的，抑制單體化或入核的trx-h3trx-h5和snrk2.8-1突變株顯示出抗凍性的降低;與NPR1調(diào)控SAR建立不同的是，抗凍調(diào)控過程中不需要NPR1的SUMO修飾以及S11/S15磷酸化。核內(nèi)部分NPR1可與熱休克轉(zhuǎn)錄因子（HSFA1）結(jié)合，調(diào)控?zé)釕?yīng)激反應(yīng)基因表達(dá);同時(shí)，部分NPR1通過與未知轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合調(diào)控冷脅迫誘導(dǎo)基因的表達(dá)，從而提高植物的抗凍能力。此外，冷處理可以在短時(shí)間內(nèi)引起植物對(duì)病原菌Pst DC3000抗性的增加，進(jìn)一步說明了NPR1介導(dǎo)的SA信號(hào)通路在SAR與抗凍調(diào)節(jié)過程中的協(xié)同關(guān)系[37]。

4.2 NPR1調(diào)控植物晝夜節(jié)律穩(wěn)態(tài)

氧化還原狀態(tài)的改變對(duì)于植物晝夜節(jié)律和與之相協(xié)調(diào)的免疫反應(yīng)有重要的影響[38]。值得注意的是，由免疫信號(hào)SA觸發(fā)的氧化還原狀態(tài)的擾動(dòng)不僅不損害晝夜節(jié)律，反而導(dǎo)致其強(qiáng)化[8]。此外，最近發(fā)現(xiàn)植物中SA的含量也存在節(jié)律性波動(dòng)且NPR1單體水平在夜間達(dá)到峰值，因此，可能是內(nèi)源SA波動(dòng)控制NPR1節(jié)律性入核，進(jìn)而調(diào)節(jié)相關(guān)基因來維持晝夜節(jié)律穩(wěn)態(tài)[39]。Zhou等研究表明，SA積累會(huì)改變胞內(nèi)氧化還原環(huán)境，并在不改變夜間基因TOC1（timing of CAB2 expression 1）周期表達(dá)規(guī)律的情況下提高其表達(dá)幅度，而npr1和trxh3trx-h5這2種突變體中TOC1表達(dá)幅度降低且對(duì)SA不敏感，證實(shí)了NPR1及其核定位在調(diào)控TOC1表達(dá)過程中的作用[8]。核內(nèi)NPR1可以通過TGA與TOC1啟動(dòng)子結(jié)合，誘導(dǎo)其表達(dá)。與此同時(shí)，NPR1可以以相同的方式誘導(dǎo)日間基因LHY（late elongated hypocotyl）的表達(dá)，在晝夜節(jié)律調(diào)控中LHY與TOC1拮抗，這也解釋了不同時(shí)段SA誘導(dǎo)下晝夜節(jié)律的穩(wěn)定性。晝夜節(jié)律穩(wěn)態(tài)在維持植物對(duì)病原菌在不同時(shí)段敏感性方面起著重要作用，與氧化還原、植物免疫一起協(xié)同調(diào)控使植物可以在夜間優(yōu)先生長，而在病原菌威脅最大的清晨增強(qiáng)免疫。

4.3 NPR1參與調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白的表達(dá)

通過分析擬南芥NPR1缺失突變體與過表達(dá)體基因表達(dá)差異發(fā)現(xiàn)，NPR1上調(diào)了幾個(gè)蛋白質(zhì)分泌途徑中涉及的基因，包括BiP2、Sec61a、DAD1和CRT3等，這些基因啟動(dòng)子中大多包含TL1順式元件，該元件與轉(zhuǎn)錄因子TBF1結(jié)合，調(diào)控分泌途徑相關(guān)蛋白的表達(dá)。在sec61a bip2和dad1 bip2這2個(gè)雙突變體中均表現(xiàn)為BHT（一種SA類似物）誘導(dǎo)下的PR1蛋白分泌減少和病原菌生長增多;在bip2突變體中，幾個(gè)未折疊蛋白反應(yīng)（unfolded protein response，簡稱UPR）標(biāo)記基因在BTH處理后被過度激活，且對(duì)npr1敏感[10]。因此，NPR1上調(diào)分泌相關(guān)基因與SAR誘導(dǎo)期間PR蛋白表達(dá)量的增加相適應(yīng)，以保證PR蛋白被充分折疊[10]。除此之外，植物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)造成胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的改變，引起NPR1的單體化與入核，通過與轉(zhuǎn)錄因子bzip28/60結(jié)合，在UPR反應(yīng)后期抑制相關(guān)基因的表達(dá)，防止UPR的過度激活[11]。

5 展望

NPR1是SAR信號(hào)通路調(diào)控的關(guān)鍵蛋白，在過去多年的研究中，NPR1參與植物免疫相關(guān)機(jī)制得到初步驗(yàn)證，并且相關(guān)的信號(hào)通路在生長發(fā)育、抗凍、節(jié)律等多個(gè)方面的作用以及部分調(diào)控機(jī)制也逐漸被發(fā)現(xiàn)。然而，依然還有很多問題尚未得到解決，在擬南芥NPR1中R432被認(rèn)為與SA的直接相互作用有關(guān)[4]，此外C521/C529可通過Cu2+與SA結(jié)合[12]，這就存在2種可能性，其一為R432與C521/529可能在NPR1的三級(jí)結(jié)構(gòu)上組成SA的結(jié)合位點(diǎn)，其二為NPR1可能包含有多個(gè)SA結(jié)合位點(diǎn)，SA與不同的結(jié)合位點(diǎn)相互作用會(huì)調(diào)控不同免疫相關(guān)基因的表達(dá)，對(duì)NPR1結(jié)構(gòu)的解析是回答以上問題的關(guān)鍵。

NPR1的翻譯后修飾和降解在植物調(diào)控應(yīng)答信號(hào)中扮演著重要角色。NPR1在抗凍調(diào)控過程中不需要SUMO修飾以及S11/S15磷酸化，并且衰老過程區(qū)別于SAR過程中的磷酸化修飾，說明其翻譯后修飾與NPR1不同功能的發(fā)揮相關(guān)，這可能與各通路SA誘發(fā)濃度以及低聚體NPR1的亞細(xì)胞定位有關(guān)。此外，盡管Fu等提出NPR3/NPR4可根據(jù)改變SA的濃度來介導(dǎo)NPR1的降解[30]，但Ding等的研究表明NPR3/NPR4與NPR1并沒有直接相互作用[4]。NPR3/NPR4作為SA受體，與NPR1的功能相反，可直接與TGA相互作用抑制下游免疫相關(guān)基因的表達(dá)。鑒于翻譯后修飾對(duì)NPR1活性以及降解有著重要影響，不同的修飾是否會(huì)導(dǎo)致NPR1和NPR3/NPR4功能和相互作用能力的改變是下一步亟需解決的問題。

此外，同源NPR1在多種農(nóng)作物中已被鑒定出來（圖1），尤其在環(huán)保意識(shí)強(qiáng)烈的今天，利用基因工程技術(shù)培育持久抗病的農(nóng)作物新品種，以此減少農(nóng)藥的使用和對(duì)環(huán)境的污染意義深遠(yuǎn)。因此，對(duì)NPR1調(diào)控機(jī)制的深入了解或許會(huì)為提升農(nóng)作物的抗病性和育種提供新的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]Zipfel C. Early molecular events in PAMP-triggered immunity[J]. Current Opinion in Plant Biology，2009，12（4）：414-420.

[2]Dangl J L，Jones J D. Plant pathogens and integrated defence responses to infection[J]. Nature，2001，411（6839）：826-833.

[3]Spoel S H，Dong X. How do plants achieve immunity？ defence without specialized immune cells[J]. Nature Reviews Immunology，2012，12（2）：89-100.

[4]Ding Y，Sun T J，Ao K，et al. Opposite roles of salicylic acid receptors NPR1 and NPR3/NPR4 in transcriptional regulation of plant immunity[J]. Cell，2018，173（6）：1454-1467.

[5]Chai J，Liu J，Zhou J，et al. Mitogen-activated protein kinase 6 regulates NPR1 gene expression and activation during leaf senescence induced by salicylic acid[J]. Journal of Experimental Botany，2014，65（22）：6513-6528.

[6]Zhang J J，Gao J，Zhu Z，et al. MKK4/MKK5-MPK1/MPK2 cascade mediates SA-activated leaf senescence via phosphorylation of NPR1 in Arabidopsis[J]. Plant Molecular Biology，2020，102（4/5）：463-475.

[7]Huang P X，Dong Z，Guo P R，et al. Salicylic acid suppresses apical hook formation via NPR1-mediated repression of EIN3 and EIL1 in Arabidopsis[J]. The Plant Cell，2020，32（3）：612-629.

[8]Zhou M，Wang W，Karapetyan S，et al. Redox rhythm reinforces the circadian clock to gate immune response[J]. Nature，2015，523（7561）：472-476.

[9]Olate E，Jiménez-Gómez J M，Holuigue L，et al. NPR1 mediates a novel regulatory pathway in cold acclimation by interacting with HSFA1 factors[J]. Nature Plants，2018，4（10）：811-823.

[10]Wang D，Weaver N D，Kesarwani M，et al. Induction of protein secretory pathway is required for systemic acquired resistance[J]. Science，2005，308（5724）：1036-1040.

[11]Lai Y S，Renna L，Yarema J，et al. Salicylic acid-independent role of NPR1 is required for protection from proteotoxic stress in the plant endoplasmic reticulum[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences，2018，115（22）：5203-5212.

[12]Rochon A，Boyle P，Wignes T，et al. The coactivator function of Arabidopsis NPR1 requires the core of its BTB/POZ domain and the oxidation of C-terminal cysteines[J]. Plant Cell，2006，18（12）：3670-3685.

[13]Le H G，Heitz T，Mestre P，et al. Characterization of Vitis vinifera NPR1 homologs involved in the regulation of Pathogenesis-Related gene expression[J]. BMC Plant Biology，2009，9：54.

[14]Mou Z L，F(xiàn)an W H，Dong X N. Inducers of plant systemic acquired resistance regulate NPR1 function through redox changes[J]. Cell，2003，113（7）：935-944.

[15]Tada Y，Spoel S H，Pajerowska-Mukhtar K，et al. Plant immunity requires conformational changes of NPR1 via S-nitrosylation and thioredoxins[J]. Science，2008，321（5891）：952-956.

[16]Gatz C. From pioneers to team players：TGA transcription factors provide a molecular link between different stress pathways[J]. Molecular Plant-microbe Interactions，2013，26（2）：151-159.

[17]Fan W H，Dong X N. In vivo interaction between NPR1 and transcription factor TGA2 leads to salicylic acid-mediated gene activation in Arabidopsis[J]. Plant Cell，2002，14（6）：1377-1389.

[18]Lebel E，Heifetz P，Thorne L，et al. Functional analysis of regulatory sequences controlling PR-1 gene expression in Arabidopsis[J]. The Plant Journal，1998，16（2）：223-233.

[19]Li M，Chen H，Chen J，et al. TCP transcription factors interact with NPR1 and contribute redundantly to systemic acquired resistance[J]. Frontiers in Plant Science，2018，9：1153.

[20]Chen J，Mohan R，Zhang Y Q，et al. NPR1 promotes its own and target gene expression in plant defense by recruiting CDK8[J]. Plant Physiology，2019，181（1）：289-304.

[21]Maier F，Zwicker S，Hückelhoven A，et al. Nonexpressor of pathogenesis-related proteins1 （NPR1） and some NPR1-related proteins are sensitive to salicylic acid[J]. Molecular Plant Pathology，2011，12（1）：73-91.

[22]Weigel R R，Pfitzner U M，Gatz C. Interaction of NIMIN1 with NPR1 modulates PR gene expression in Arabidopsis[J]. The Plant Cell，2005，17（4）：1279-1291.

[23]Weigel R R，Buscher C，Pfitzner A J，et al. NIMIN-1，NIMIN-2 and NIMIN-3，members of a novel family of proteins from Arabidopsis that interact with NPR1/NIM1，a key regulator of systemic acquired resistance in plants[J]. Plant Molecular Biology，2001，46（2）：143-160.

[24]Hermann M，Maier F，Masroor A，et al. The Arabidopsis NIMIN proteins affect NPR1 differentially[J]. Frontiers in Plant Science，2013，4：88.

[25]Saleh A，Withers J，Mohan R，et al. Posttranslational modifications of the master transcriptional regulator NPR1 enable dynamic but tight control of plant immune responses[J]. Cell Host & Microbe，2015，18（2）：169-182.

[26]Lee H J，Park Y J，Seo P J，et al. Systemic immunity requires SnRK2.8-mediated nuclear import of NPR1 in Arabidopsis[J]. The Plant Cell，2015，27（12）：3425-3438.

[27]Spoel S H，Mou Z，Tada Y，et al. Proteasome-mediated turnover of the transcription coactivator NPR1 plays dual roles in regulating plant immunity[J]. Cell，2009，137（5）：860-872.

[28]Mukhtar M S，Nishimura M T，Dangl J. NPR1 in plant defense：its not overtil its turned over[J]. Cell，2009，137（5）：804-806.

[29]Oeckinghaus A，Ghosh S. The NF-kappa B family of transcription factors and its regulation[J]. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology，2009（4）：34-47.

[30]Fu Z Q，Yan S P，Saleh A，et al. NPR3 and NPR4 are receptors for the immune signal salicylic acid in plants[J]. Nature，2012，486（742）：228-232.

[31]Backer R，Naidoo S，Van Den Berg N. The NONEXPRESSOR OF PATHOGENESIS-RELATED GENES 1 （NPR1） and related family：mechanistic insights in plant disease resistance[J]. Frontiers in Plant Science，2019，10：102.

[32]Gepstein S. Leaf senescence-not just a ‘wear and tear phenomenon[J]. Genome Biology，2004，5（3）：212.

[33]Guo P，Li Z，Huang P X，et al. A tripartite amplification loop involving the transcription factor WRKY75，salicylic acid，and reactive oxygen species accelerates leaf senescence[J]. The Plant Cell，2017，29（11）：2854-2870.

[34]Silva A T，Ribone P A，Chan R L，et al. A predictive coexpression network identifies novel genes controlling the seed-to-seedling phase transition in Arabidopsis thaliana[J]. Plant Physiology，2016，170（4）：2218-2231.

[35]Chang K N，Zhong S，Weirauch M T，et al. Temporal transcriptional response to ethylene gas drives growth hormone cross-regulation in Arabidopsis[J]. eLife，2013，2：e00675.

[36]Pihakaski-Maunsbach K，Moffatt B，Testillano P，et al. Genes encoding chitinase-antifreeze proteins are regulated by cold and expressed by all cell types in winter rye shoots[J]. Physiologia Plantarum，2001，112（3）：359-371.

[37]Wu Z，Han S，Zhou H D，et al. Cold stress activates disease resistance in Arabidopsis thaliana through a salicylic acid dependent pathway[J]. Plant，Cell & Environment，2019，42（9）：2645-2663.

[38]Karapetyan S，Dong X N. Redox and the circadian clock in plant immunity：a balancing act[J]. Free Radical Biology & Medicine，2018，119：56-61.

[39]Goodspeed D，Chehab E W，Min-Venditti A，et al. Arabidopsis synchronizes jasmonate-mediated defense with insect circadian behavior[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2012，109（12）：4674-4677.馬 南，陳