近日，中国热带农业科学院甘蔗研究中心逆境生物学研究团队联合美国南卡罗来纳大学生物科学研究团队在植物免疫系统的天然抑制剂发表热点评论。深入评述了崖州湾国家实验室作物抗病机制与技术团队王磊博士和德国图宾根大学的Georg Felix教授团队在《Cell》发表的题为“A receptor antagonist counterbalances multiple systemin phytocytokines in tomato”的研究工作。评述指出研究发现一类自然存在的系统素受体的拮抗剂（Anti-systemin, antiSYS）多肽，揭示了植物维持免疫稳态的新机制。这种机制避免了防御应答的过度激活，使植物能够在威胁来临时快速反应，体现了生命系统在资源分配上的进化智慧。 

系统素属于植物免疫的“警报器”，当植物叶片遭受损伤时，系统素迅速激活全株范围的防御反应，诱导蛋白酶抑制剂等防御蛋白的表达，干扰昆虫消化功能，从而保护植株。这一过程依赖于细胞表面的系统素受体SYR1与共受体SERK蛋白家族的协同作用。

研究团队在实验中发现，番茄叶片粗提物不仅未能引发系统素下游的细胞外碱化反应，反而抑制了外源系统素诱导的碱化效应。这提示植物体内可能存在一种天然的系统素活性抑制剂。通过实验，团队最终鉴定出一条由76个氨基酸构成的多肽，其C末端与系统素序列高度相似，显示出强烈的抑制活性；团队也合成了包含C端16个氨基酸的短肽（AKFPTPPGKRPGPTIG），将其命名为antiSYS。功能验证表明，antiSYS能显著抑制系统素触发的多种免疫响应，包括细胞外碱化，活性氧爆发，乙烯生物合成，防御相关基因表达。

研究表明，antiSYS与系统素会竞争结合SYR1受体。系统素结合后促进SYR1与SERK共受体形成免疫激活复合体，antiSYS虽能结合SYR1，却无法招募任何SERK共受体。当antiSYS浓度较高时，甚至会阻断系统素诱导的受体-共受体复合体组装。这种机制与动物白细胞介素-1家族细胞因子受体的拮抗剂作用模式高度相似，体现了免疫调控机制在不同生物界的保守性。

图1.植物精密天平调控生长与免疫的作用机制

基因组分析发现，番茄中编码antiSYS前体的基因位于4号染色体，这些基因编码的多肽整体序列相似性较低，但C端都含有系统素类似序列。除antiSYS外，该家族中还有三个成员（SYS2/3/4）在关键功能残基上保守，实验证实它们与系统素（SYS1）一样，可激活免疫反应。这表明番茄通过一个小型多肽基因家族，实现了对免疫信号的精细调控，既包含激活信号（SYS1-4），也包含抑制信号（antiSYS）。

为验证antiSYS的体内功能，团队构建了antiSYS基因敲除突变体（asy）。突变体缺失antiSYS导致免疫失衡与生长缺陷，表现出典型的自身免疫表型，而在系统素受体缺失的植株中，并未出现上述表现。这证实了antiSYS在生理条件下发挥缓冲系统素过度激活、维持免疫稳态的关键作用。植物通过激动-拮抗配对信号分子精细调控免疫稳态，揭示了植物存在一套精密的调控免疫与生长的天平，避免了防御应答的过度激活。

该论文以“Balancing defense and growth: antagonist of systemin receptor”为题发表于国际权威学术期刊《Trends in plant science》。中国热科院生物所吴期滨副研究员为第一作者；中国热科院甘蔗研究中心主任/热带作物生物育种全国点实验室/中国热科院生物所/三亚研究院阙友雄研究员和美国南卡罗来纳大学生物科学系傅正擎教授为该论文共同通讯作者；中国热科院生物所赵婉莹助理研究员为共同作者。该文章得到了美国国家自然科学基金、热带作物生物育种全国重点实验室科研项目和中央级公益性科研院所基本科研业务费的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.tplants.2025.11.015