Cell：新研究发现番茄植物中存在一种前所未有的天然Systemin拮抗剂

番茄植物拥有精密的防御系统来抵御食草动物：信号肽Systemin能触发级联式植物防御反应。

在一项新的研究中，来自图宾根大学和霍恩海姆大学的研究团队发现，番茄植物中存在一种前所未有的天然Systemin拮抗剂——antiSys。该物质能防止这一防御系统过度反应，避免对植物生长和繁殖造成干扰。这一发现拓展了人们对植物免疫的认知，表明不仅防御信号，其天然拮抗剂对维持生长-防御平衡同样至关重要。相关研究成果发表于《细胞》期刊。

茄科植物（如番茄）拥有高度精细的防御机制。信号分子Systemin在其中起核心作用：当昆虫取食造成损伤时，Systemin会触发细胞防御反应，使植物产生特定物质破坏攻击者的消化系统。但持续或失控的激活会严重影响正常生长发育。

研究团队发现的拮抗肽antiSys结构与Systemin相似，却能抑制高敏感度的Systemin受体SYR1。"在健康植株中，antiSys优先占据受体位点使免疫系统保持休眠状态，"霍恩海姆大学Andreas Schaller教授解释，"当遭受虫害时，大量Systemin会竞争性取代SYR1受体上的antiSys，从而激活免疫响应。"

通过CRISPR/Cas9技术培育的antiSys缺失突变体证实了该物质的重要性：这些植株生长显著受限、果实减产，甚至出现严重畸形。"这些效应源于免疫系统失控激活。若缺乏antiSys，极微量Systemin就足以触发防御反应，"研究负责人、图宾根大学植物分子生物学中心Georg Felix教授表示，"但若同步移除这一受体，即便没有antiSys植株仍能保持健康。"

除antiSys外，这项研究还颠覆了既往认知："长期以来Systemin被视为茄科植物中独有信号分子，但我们发现在番茄中存在包含四个结构相似肽段（或其前体蛋白）的完整基因簇，"发现者Lei Wang博士指出，"其中三种肽段与Systemin功能相似，唯独antiSys具有完全相反的抑制免疫功能。"

该团队在茄子、马铃薯和辣椒等茄科作物中也发现了antiSys，表明该功能在进化中具有保守性。"这一发现启发了我们思考：其他植物是否也存在类似拮抗剂？能否通过特异性调控使作物在保持旺盛生长的同时增强抗性？"Felix教授提出。

研究人员注意到这与人类免疫系统存在惊人相似性：特殊拮抗剂通过抑制激活型细胞因子来维持炎症反应平衡。若拮抗剂缺失，会引发类风湿性关节炎或慢性炎症性肠病等自身免疫疾病。在番茄中，antiSys正是通过维持防御与生长的平衡来实现这一功能。"缺少antiSys会导致发育紊乱，类似于慢性炎症反应：受体被'意外'激活，即便没有虫害也会启动免疫响应，"Felix教授补充道。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Lei Wang et al, A receptor antagonist counterbalances multiple systemin phytocytokines in tomato, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.044.