2025年1月9日上午，西湖大学生命科学学院植物免疫学讲席教授柴继杰教授应邀来访，并做客《生物电镜大讲堂》，为南科大师生带来了一场题为“Signaling of plant NLRs: from resistosomes to second messengers”的学术报告，介绍了植物NLR信号转导在植物免疫和细胞死亡中的功能和作用机制。本次报告由廖茂富讲席教授主持。

植物在与多种病原微生物长期的相互作用中演化出了多层次的免疫防御系统，包括由定位于细胞膜表面的植物受体激酶或受体蛋白介导的模式分子激活的免疫反应(PAMP-triggered immunity, PTI)，以及由位于细胞内的一类包含核苷酸结合结构域和富含亮氨酸重复区的受体类蛋白NLRs介导的效应子激发的免疫反应（Effector-triggered immunity, ETI）。这些NLR蛋白能够识别对应病原微生物分泌到植物细胞内的效应蛋白, 从而激活并启动一系列抗病反应。NLR属于多结构域的ATP酶蛋白家族成员, 通常由N端的效应结构域、中间的依赖核苷酸的寡聚化结构域以及C末端的LRR结构域组成。这种结构框架构建了一个高效的感知-开关-执行模块的紧凑型分子, 确保免疫反应能够准确、高效地对危险信号做出快速响应。根据N端结构域的不同，NLR被分为两类: CNL(CC-NB-LRR)类抗病蛋白和TNL(TIR-NB-LRR)类抗病蛋白。NLR介导的ETI反应具有特异性强和反应强度大的特点，在植物应对各种病害和虫害过程中具备着不可替代的作用。因此，对该类NLR抗病蛋白如何识别、传递危险信号的机制研究，将能够极大地促进对植物免疫领域的认识。

在本次报告中，柴继杰讲席教授介绍了其与合作者在该领域的突破性研究进展，为大家带来了一场精彩纷呈的学术报告。柴继杰课题组长期致力于植物免疫系统的信号调控机制研究，以植物NLR为核心，通过结构生物学和生物化学手段，解析了不同物种中NLR保守的结构信息，并阐明了其在植物中的生物学功能。

柴继杰实验室前期研究表明植物 NLR 识别病原体效应蛋白后形成不同的多聚状态，率先提出了植物抗病小体（Resistosomes）的概念，并且发现此类抗病小体能够起始植物的免疫反应包括超敏反应（程序性细胞死亡）来有效的抑制病原菌的侵染及致病。

在最新的研究中，柴继杰讲席教授及其合作者发现：CNL 类抗病小体能够在细胞膜上形成诱导性钙离子通道，参与到免疫信号的转导并起始植物抗病反应，在进化中非常保守；而 TNL 类抗病小体作为 NAD+ 水解酶以及 ADPR 转移酶产生多种核苷类第二信使，结合 EDS1-PAD4/SAG101 等， 并最终汇聚至CNL类helper NLR介导的钙信号上，起始植物的免疫和死亡通路。

柴继杰讲席教授的这些工作通过利用结构生物学、组学、生化和分子生物学等多学科交叉手段，提供了一种系统性、创新性的生物学研究范式。其利用这种范式获得的多项重要研究成果，系统地揭示了植物不同类NLR蛋白识别危险信号、发生活化并产生第二信使的一般规律，探究了NLR在诱导植物的抗病及免疫反应中的机制和关键功能，也为培育广谱抗病性作物提供了理论依据。