丝裂原活化蛋白激酶（MAPK/MPK）级联是保守的信号模块，在植物生长、繁殖以及对生物和非生物胁迫的响应中起着关键作用。近期，在理解MAPK级联在植物免疫中的功能和调控机制方面取得了许多突破。本综述总结了MAPK级联的保守组成和激活方式，并更新了关于植物如何维持或抑制MAPK激活的分子机制的理解。我们还重点介绍了MAPK激活与其他免疫事件之间的功能联系，表明植物免疫信号网络中存在交叉对话。此外，我们概述了病原体效应子通过操纵MAPK信号来抑制植物免疫的策略，并阐明了MAPK级联对效应子触发免疫（ETI）的贡献。总体而言，本综述为理解MAPK信号的重要性和复杂性提供了主要证据，并揭示了MAPK级联作为激活植物免疫的核心信号枢纽。
##MEKK型MAPK信号通路在植物免疫中的功能保守性
MAPK级联在植物物种间是高度保守的。例如，一个被充分研究的MEKK型MAPK级联模块MAPKKK3/4/5-MKK4/5-MPK3/6在拟南芥（Arabidopsis thaliana）免疫中发挥重要作用。拟南芥进化出三个冗余的MAPKKK成员参与同一级联，其原因尚不清楚，一种假设是这有助于分散病原体效应子的靶向攻击，从而最大限度地维持抗性。类似的，水稻（Oryza sativa）利用OsMAPKKK11/16/18/19/24-OsMKK4/5-OsMPK3/6模块来调节几丁质触发的免疫反应。此外，大豆（Glycine max）中的GmMAPKKK5-GmMKK4-GmMPK3/6模块被激活以调节对大豆胞囊线虫（SCN）的抗性。这些发现揭示了该MAPK级联在植物物种间高度保守，尽管可能还涉及额外的MAPKKK或平行组分。
植物免疫也由另一个包含MEKK1、MKK1/2/6和MPK4的MAPK级联介导。先前研究表明MEKK1-MKK1/2/6-MPK4级联主要作为对活体营养型病原体基础防御的负调控因子，但近期证据表明，MPK4在特定条件下或针对死体营养型病原体也能通过磷酸化特定底物来正向调控抗性。例如，在拟南芥中，MPK4磷酸化乙烯响应因子（ERF）家族转录因子ERF8的四个位点，突变这些位点会削弱其介导细胞死亡的能力，表明MPK4通过直接磷酸化ERF8来促进抗性和细胞死亡。类似地，OsMPK4也通过磷酸化缬氨酸-谷氨酰胺（VQ）蛋白OsVQ14和OsVQ32来正向调控水稻对细菌病原体的抗性，这表明MPK4在植物免疫中具有多样化的作用。因此，研究MEKK1-MKK1/2/6-MPK4级联是否在其他植物中保守以及植物如何平衡其在激活抗性中的功能将很有趣。
除了WRKY转录因子，许多其他转录因子也能被MPK磷酸化。例如，MPK3/6磷酸化钙调蛋白结合转录激活因子3（CAMTA3），改变其蛋白稳定性，促进拟南芥的抗病性。OsMPK3磷酸化正向免疫调控转录因子OsNAC29，抑制其降解并增强稻瘟病抗性。类似的，GmMPK6磷酸化GmERF113，触发大豆对疫霉菌（Phytophthora sojae）的抗性。OsMPK3/6磷酸化OsMYB4以控制水稻的维管免疫。这些发现表明MAPK级联通过磷酸化多种转录因子，激活转录重编程，从而促进抗病性。然而，这些转录因子介导的转录组变化在植物免疫过程中如何协作尚不清楚。此外，MPK3/6可以通过磷酸化细胞周期蛋白依赖性激酶C（CDKC）来调节免疫基因表达，后者随后磷酸化RNA聚合酶II的C端结构域（CTD），导致转录重编程。然而，CTD磷酸酶样3（CPL3）作为负调控因子，使CTD去磷酸化，从而抵消MPK介导的转录调控，这表明植物采用精细调控机制来严格控制免疫过程中的转录重编程。
此外，组成性激活免疫信号通常对植物有害。MAPK级联也有助于植物免疫的微调。例如，外泌体亚基EXO70B2通过与EXO70B1结合并调节模式识别受体（PRR）FLS2在质膜（PM）上的积累来参与模式触发免疫（PTI）反应。为了微调FLS2介导的免疫反应，激活的MPK3/6磷酸化EXO70B2，导致其通过E3连接酶PUB22泛素化和降解。有趣的是，PUB22也被MPK3磷酸化和稳定，从而抑制FLS2向质膜的转运。这些结果表明，植物已经进化出精确的机制，通过同一信号模块将免疫维持在特定阈值。此外，为了维持免疫与生长之间的平衡，光形态建成关键转录因子PIF3被用于负向调控植物免疫。MPK3/6磷酸化PIF3以增强其在植物中抑制防御基因表达的作用；最终，在拟南芥中微调了免疫。在水稻中，受体样激酶（RLK）蛋白OsBDR1负向调控稻瘟病抗性，其负向作用通过磷酸化OsMPK3执行，而OsMPK3的激活影响茉莉酸（JA）信号传导。这些发现揭示了MPK3/6在植物免疫中具有双重功能，有助于植物生长-免疫权衡。类似地，MPK4磷酸化二酰基甘油激酶5（DGK5）并抑制其活性，从而减少磷脂酸（PA）和活性氧（ROS）的产生，在拟南芥中负向调控免疫。
##Raf-like MAPKKK蛋白在植物免疫中的功能
除了MEKK型MAPKKK蛋白，植物中还存在另一大类称为Raf-like MAPKKK的家族。基于多个植物物种基因组的系统发育研究，植物中的“Raf-like”激酶属于酪氨酸激酶样（TKL）组，并且与后生动物中发现的Raf激酶无关。例如，拟南芥含有69个MAPKKK，其中21个是MEKK型MAPKKK，48个是Raf-like MAPKKK。类似的，水稻有75个MAPKKK，包括43个Raf-like MAPKKK。
只有少数Raf-like MAPKKK被报道通过磷酸化MKK来传递免疫信号。在拟南芥中，Raf-like MAPKKK蛋白MAPKKKδ-1（MKD1）与MKK1/5相互作用并磷酸化它们，从而提供对丁香假单胞菌番茄致病变种（Pto）DC3000的抗性。Raf-like MAPKKK蛋白整合素连接激酶5（ILK5）激活MPK3/6并启动MAPK信号，这与增强的免疫反应相关。然而，有趣的是，OsMKK4在被Raf-like MAPKKK OsMAPKKK43（也称为OsILA1）磷酸化后受到抑制。此外，棉花（Gossypium hirsutum）中的转录因子GhWRKY40a是参与激活黄萎病诱导的防御相关基因表达并启动对黄萎病足够抗性的GhMKK9的直接底物。然而，GhMKK9单独不能磷酸化GhWRKY40a。进一步研究发现，Raf-like MAPKKK GhRAF39_1可以被GhMPK9磷酸化，并作为支架调节GhMKK9对GhWRKY40a的磷酸化，但GhRAF39_1并不直接磷酸化GhWRKY40a，这表明GhRAF39_1在植物免疫中作为连接MPK及其底物的中间体。
尽管如此，大多数Raf-like MAPKKK在植物免疫过程中不能直接磷酸化MKK-MPK模块。例如，增强疾病抗性1（EDR1）是一个研究充分的Raf-like MAPKKK，在拟南芥中负向调控植物免疫。尽管有证据表明EDR1具有激酶活性，但没有足够证据表明它能激活任何MKK。然而，EDR1及其同源物RAF3/4/5抑制MPK3/6的激活和蛋白积累。进一步研究发现，EDR1与MKK4/5相互作用，并通过稳定E3连接酶KEEP ON GOING（KEG）来降低其蛋白水平。此外，MAPKKK5-MKK4/5-MPK3/6级联的激活可以通过MPK3介导的对MAPKKK5的正反馈磷酸化来维持，这稳定了MAPKKK5的蛋白水平，而EDR1在其中也扮演负向角色。这些发现表明EDR1通过作为支架发挥作用，而非直接通过其激酶活性来抑制疾病抗性。类似的，OsEDR1与OsMKK10.2相互作用但不磷酸化它，从而抑制其激酶活性，进而减少下游信号和水稻抗病性。为了释放OsEDR1对MAPK激活的这种抑制，激活的OsMPK6磷酸化并使OsEDR1不稳定，从而增加OsMKK10.2活性并促进水稻抗性。这些发现也表明植物进化出了一种精确的调控机制，在病原体攻击时解除Raf-like激酶EDR1介导的免疫抑制，并促进足够的抗性。小麦中EDR1的功能缺失也会导致疾病抗性增强，与拟南芥和水稻突变体相似，这表明EDR1在植物物种间具有功能保守性，使其成为可用于提高作物抗病性的潜在编辑基因。
然而，EDR1直接用于负向调控植物免疫的底物大部分未知。最近的一项研究通过免疫沉淀-质谱（IP-MS）分析发现，EDR1与转录因子MYC2相互作用并磷酸化它，从而在拟南芥中负向调控白粉病抗性。MYC2通过直接结合RD22启动子并促进其表达来贡献白粉病抗性。然而，EDR1在Thr-353和Thr-357两个位点磷酸化MYC2，抑制其结合RD22启动子的能力，从而降低拟南芥的白粉病抗性。为了确保足够的抗病性，EDR1介导的对MYC2的抑制在真菌感染期间通过磷酸酶PP2A Bα使MYC2去磷酸化而得以释放。这些发现表明EDR1在静息细胞中通过直接磷酸化MYC2在抑制不必要的免疫反应中发挥关键作用，并且植物已经进化出EDR1-PP2A磷酸化调控模块来动态维持适当的抗性水平。
除了EDR1，还有少数其他Raf-like MAPKKK被报道参与植物免疫。例如，丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸激酶8（STY8）和STY17/46通过降低MKK7在拟南芥中的积累来负向调控对灰霉菌（Botrytis cinerea）的疾病抗性。类似地，番茄的FERONIA（FER）同源蛋白SlFERL磷酸化Raf-like SlMAPKKK18，通过调节SlMKK2/4的蛋白水平和/或激酶活性来抑制MAPK激活。这些发现表明大多数Raf-like MAPKKK负向调控植物免疫。然而，水稻中的OsMAPKKK72，一个Raf-like MAPKKK，通过增加OsMKK9-OsMPK3/6模块的形成来提高MAPK激活，从而通过作为支架蛋白正向调控稻瘟病抗性。这些发现揭示了Raf-like MAPKKK在植物免疫中的功能保守性和多样性。
##植物免疫中MAPK激活的微调
**激活机制和植物免疫中MAPK激活的正反馈回路**
作为一个关键的信号枢纽，MAPK级联成员的激活、表达、丰度和相互作用在植物中受到严格控制。首先，经典的MAPK级联通常由上游的受体样胞质激酶（RLCK）激活，它们从PRR复合物接收免疫信号。例如，RLCK蛋白PBL19、BSK1和BIK在识别flg22后被FLS2-BAK1复合物磷酸化，随后与MEKK型MAPKKK3/4/5相互作用并磷酸化它，从而在拟南芥中激活MAPK级联。在水稻中，OsRLCK176和OsRLCK185，两个拟南芥BIK1的同源蛋白，与几丁质激发子受体激酶1（OsCERK1）结合，并通过磷酸化OsMAPKKK18/24来介导几丁质和肽聚糖触发的免疫反应。另一个正向调控水稻抗病性的RLCK蛋白OsBSK1-2也可能通过OsMAPKKK16/18/19-OsMKK4/5-OsMPK3/6级联来控制植物免疫。此外，最近对大豆的研究揭示，PRR GmLecRK08g磷酸化RLCK蛋白CDG1-LIKE1（GmCDL1），随后触发MAPK激活，导致大豆对SCN感染的保护。这些发现表明RLCK对MAPKKK的磷酸化和激活是重要的，并且在植物物种间是保守的。然而，不同的RLCK在调控MAPK激活中是否存在功能冗余或叠加仍不清楚。有趣的是，ROS触发的细胞质激酶OXIDATIVE SIGNAL-INDUCIBLE1（OXI1）在拟南芥中独立于任何RLCK直接激活MAPK级联。在感知几丁质后，H₂O₂的积累导致OXI1氧化和激活，随后磷酸化MAPKKK5以调节MAPK激活和疾病抗性，这表明植物可以利用额外的激酶来调控MAPK级联的激活。
此外，由于免疫的组成性激活对植物有害，MAPKKK的磷酸化在植物中受到精确控制。例如，RLCK通常通过磷酸化MAPKKK的C端来激活它们。然而，在拟南芥的静息状态下，MAPKKK5的N端和C端之间的分子内相互作用阻止了RLCK接近其C端，这使MAPK级联保持在非活性状态并维持植物生长。在病原体攻击时，两个14-3-3蛋白GRF6和GRF8与MAPKKK5的C端相互作用，解除其自抑制并促进其在RLCK介导下的激活。类似地，本氏烟草（Nicotiana benthamiana）和番茄中的14-3-3蛋白表现出相似的功能，可以稳定MAPK级联成员的蛋白水平或促进其激活。
此外，MAPK级联的激活可以通过正反馈调控来维持。激活的MPK3/6磷酸化MAPKKK5，稳定其蛋白水平，并进一步增加拟南芥中MPK3/6的激活。类似地，激活的MPK4可以反过来磷酸化上游的MEKK1的Ser-603位点，该位点与RLCK磷酸化的位点相同，从而导致MPK4激活增加。这些发现表明，当植物面临强病原体攻击时，MAPK级联是自我控制的。另一个正反馈机制发生在大豆中，GmMPK3/6激活后通过磷酸化上游RLCK蛋白GmCDL1来进一步增强自身的激活。类似的，OsMAPKKK5通过磷酸化上游的OsBSK1-1来调控水稻植株架构和产量，这表明MAPK级联也利用这种反馈调控来平衡植物免疫和生长。然而，植物如何精确调控这种反馈调节并维持MAPK激活的稳态仍不清楚。此外，转录调控有助于MAPK级联成员的丰度。例如，MPK3和MPK6的表达由转录因子MYB44在PAMPs处理后介导。有趣的是，MYB44是MPK3/6的底物，其被MPK3/6磷酸化增强了其转录活性，导致MPK3/6表达并进一步激活下游防御反应。这些发现表明植物已经进化出复杂的反馈调控机制来维持MAPK级联的激活，更好地表征这些机制有助于充分理解植物免疫系统和工程化优良作物。
**植物免疫中MAPK级联的负调控和信号稳态**
过度的MAPK激活对植物有害。为了限制这种自身免疫，在没有病原体的情况下，植物进化出了负调控因子。例如，为了控制MKK4/5蛋白水平的稳态，Raf-like MAPKKK蛋白EDR1被用来与MKK4/5相互作用，并通过E3连接酶KEG降低其蛋白水平。KEG在自身磷酸化后会发生自泛素化，EDR1通过某些未知的中间组分抑制这种磷酸化，从而稳定KEG并导致MKK4/5的泛素化。MPK3/6的蛋白水平也受EDR1负向调控。然而，MPK3/6的积累不依赖于26S蛋白酶体，因为26S蛋白酶体抑制剂MG132处理不影响MPK3/6蛋白水平，这表明EDR1以不同的方式调控MAPK级联成员的蛋白丰度。
此外，磷酸化是由激酶和磷酸酶介导的可逆翻译后修饰。越来越多的证据表明，MAPK级联的激活可以被磷酸酶阻断。例如，2C型蛋白磷酸酶（PP2C）是一个常见的蛋白磷酸酶家族，调节多个植物信号通路。番茄PP2C免疫相关候选14（SlPic14）与SlMKK2物理相互作用并使其去磷酸化，导致MAPK级联激活减少，并抑制由NLR蛋白Prf在番茄中诱导的细胞死亡。类似的，SlPic6最近被鉴定为MAPK级联的负调控因子，通过使SlMKK1/2去磷酸化发挥作用。此外，膜结合形式的双特异性磷酸酶4（DSP4）可以与MPK3/6相互作用并使其去磷酸化，从而负向调控植物免疫。值得注意的是，通过扰动GmMKK1/2-GmMPK4级联，GmMEKK2增强了免疫信号并赋予对大豆花叶病毒（SMV）的增强抗性。为了抑制MAPKKK3/4/5-MKK4/5-MPK3/6级联，Raf-like MAPKKK蛋白EDR1作为支架抑制MPK3介导的对MAPKKK5的正反馈磷酸化以及KEG的自磷酸化。
此外，最近的一项研究揭示，一氧化氮通过S-亚硝基化抑制MPK6活性，从而正向调控气孔生长，这表明MAPK级联成员在植物中经历多种翻译后修饰，最终将MAPK激活维持在特定阈值并平衡植物生长和免疫。有趣的是，一项更新的研究表明，蛋白质酪氨酸磷酸酶1（PTP1）的S-亚硝基化降低了其去磷酸化活性，这反过来在盐或冷胁迫下激活MPK6，这表明相同的翻译后修饰在不同的环境条件下可以通过不同的调控机制发挥作用。
##MAPK激活与其他免疫信号通路的交叉对话
当植物受到病原体感染时，会激活一系列免疫事件以防止病原体扩散，包括MAPK激活、Ca²⁺内流、ROS爆发、胼胝质沉积和植物激素合成。越来越多的证据表明，MAPK激活与其他免疫事件之间的交叉对话导致了完整免疫信号网络的形成。
MAPK与钙信号：病原体感染导致快速的Ca²⁺内流，可被钙依赖性蛋白激酶（CDPKs/CPKs）感知和解码。研究表明，一组防御组分由CPK5/6和MPK3/6协同调控。例如，CPK5/6通过相互作用并磷酸化WRKY33的Thr-229残基来调节拟南芥中camalexin（一种植物抗毒素）的生物合成，这增加了其DNA结合能力。同时，MPK3/6磷酸化WRKY33的N端丝氨酸残基以增强其反式激活活性，从而增加camalexin生物合成。这表明WRKY33是CPK5/6和MPK3/6的共同底物，MAPK信号与Ca²⁺信号协同调节下游免疫反应。此外，MPK3/6和CPK5/6也通过磷酸化负转录因子CAMTA3进行交叉对话。类似的，在水稻中，OsCPK18通过磷酸化OsMPK5的Thr-14和Thr-32残基来负向调控稻瘟病抗性。反过来，OsMPK5磷酸化OsCPK18和OsCPK4以协同调控疾病抗性。值得注意的是，水稻产量和免疫同时通过CRISPR/Cas9介导的OsCPK18的Thr-505和OsCPK4的Ser-512的编辑而增加，这阻止了OsMPK5介导的磷酸化但维持了Ca²⁺依赖性的激酶活性激活。此外，OsCPK5和OsCPK13通过二聚化和相互磷酸化赋予水稻稻瘟病抗性。OsCPK5/13磷酸化OsMPK3/6的多个残基，包括TD/EY基序，以激活水稻耐盐性。这些发现表明，通过激活的CPKs维持或增强MPKs的激活可能是一种保守机制。
MAPK与ROS爆发：RBOH介导的ROS爆发先前被证明由RLCK激活，它们可以直接磷酸化RBOHs的N端。激活的CPKs也可以磷酸化RBOH成员并触发ROS爆发。此外，越来越多的研究表明MAPK信号参与调节RBOH介导的ROS爆发。例如，NbSIPK是一个MPK，通过调节NbRBOHB的表达来促进ROS爆发。进一步研究发现，激活的NbSIPK和其他MPKs，如NbWIPK和NbNTF6，可以直接磷酸化多个WRKYs，包括NbWRKY7/8/9/11/12/14，它们结合到NbRBOHB启动子上的W-box基序并促进其表达，这表明植物进化出MPK-WRKY模块通过富集RBOH成员的积累来调节ROS爆发。类似的，OsMEK2-OsMPK1-OsWRKY90模块在水稻与稻瘟菌相互作用中通过调节OsRBOHB的表达来调节ROS爆发和随后的铁死亡。激活的MPK3/6磷酸化WRKY33，后者结合到RBOHD的启动子上并启动其表达，从而促进植物免疫中的ROS爆发。反过来，外源补充H₂O₂可以激活MPKs，包括本氏烟草中的NbSIPK和NbWIPK以及拟南芥中的MPK3/4/6。然而，这种现象背后的机制长期不清楚。最近，细胞质激酶OXI1的特性研究填补了这一空白。OXI1被ROS通过氧化激活，并在拟南芥中独立于RLCK直接磷酸化MAPKKK5。此外，RBOHD也被OXI1磷酸化，这表明可能存在一个反馈调控机制，植物通过此机制激活并增强长期的ROS爆发和MAPK激活。
MAPK与胼胝质沉积：植物通过产生和介导胼胝质的沉积来加强细胞壁以防止病原体的入侵和扩散。在拟南芥的mpk4突变体中，组成型表达编码β-1,3-葡聚糖合酶催化亚基的GLUCAN SYNTHASE-LIKE 5（GSL5）增加了β-1,3-葡聚糖合酶活性和胼胝质沉积，这表明胼胝质合成和沉积的调控与MAPK信号有关。此外，作为在外胞积累的关键元素，线性β-1,3-葡聚糖被几丁质激发子受体激酶1（CERK1）识别，随后激活MAPK级联，这表明胼胝质可能作为损伤相关分子模式（DAMP）来增强免疫反应。值得注意的是，感染RNA病毒番茄黄化曲叶病毒（ToCV）后MAPK级联的激活促进了病毒在本氏烟草中的扩散。进一步研究证明，NbMPK3/6磷酸化ToCV的致病决定蛋白P7，随后P7与NbREM1.1相互作用以阻止胼胝质沉积，这表明病毒利用宿主MAPK信号通路来激活其致病蛋白并抑制胼胝质沉积以促进感染。
MAPK与植物激素：植物合成水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）等植物激素来增强免疫。MAPK激活与植物激素信号之间的功能联系是复杂的。例如，NbSIPK是第一个被鉴定能被SA激活的MPK成员。过表达MKK7和MPK3会导致拟南芥中SA积累增加和疾病抗性增强。此外，组成型激活MPK3导致拟南芥中ET水平升高。相应的，MPK3/6磷酸化ET合酶ACS2和ACS6，导致其稳定和激活。MPK3/6也通过磷酸化转录因子WRKY33来促进ACS2/6的表达。此外，MKK9-MPK3/6模块被报道通过调节转录因子EIN3介导的转录重编程来调节ET信号，其中Raf-like MAPKKK蛋白CTR1扮演负向角色。最近，S-腺苷甲硫氨酸合成酶1（SAMS1）被报道被OsMKKK22磷酸化，导致其降解并抑制ET的产生。这些发现表明MAPK级联在植物免疫中调节ET信号，超越了ET的生物合成。有趣的是，ET信号通路与MPK3/6-WRKY33模块以及JA信号通路协同作用，调节拟南芥中响应病原体的camalexin产生。此外，MPK3/6通过磷酸化ERF1进一步增强ET和JA信号。这些发现表明，这些植物激素信号通路通过MAPK信号协同调节植物免疫，从而扩展了我们对SA和JA在抗病性中拮抗关系的理解。类似的，SA和JA的协同调控对水稻的疾病抗性至关重要。OsMKK10.2激活通过以协同方式增加SA和JA积累来增强防御反应，这被OsMPK15负向调控。此外，ZmMPK4通过磷酸化JA的主要调控因子ZmMYC2来促进JA信号传导。这些发现表明SA和JA通过MAPK信号协同调控植物免疫。
##MAPK级联被病原体效应子靶向并参与ETI信号传导
由于MAPK级联在植物免疫中的关键作用，该级联中的成员是病原体效应子理想的直接靶标。例如，来自Pto DC3000的效应子HopAI1具有特殊的磷酸苏氨酸裂解酶活性，与MPK3/6相互作用，通过移除磷酸苏氨酸上的磷酸基团使MPK3/6失活，从而降低拟南芥的抗病性。类似的，HopF2作为ADP-核糖基转移酶修饰并阻断MKK5的激酶活性。HopZ1a乙酰化并使MKK7失活。此外，禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）的保守效应子CEE1通过破坏ATP结合来减弱TaMPK3的激酶活性。效应子HASP98来自破坏性的小麦病原体条形柄锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst），通过直接相互作用抑制TaMKK4的激酶活性。TaMKK2通过磷酸化并激活TaMPK6来激活免疫反应，是另一个Pst效应子HASP215的靶标，后者干扰TaMKK2与TaMPK6的相互作用，从而扰乱信号转导并抑制TaMPK6激活。稻曲菌（Ustilaginoidea virens）的效应子SCRE6通过靶向并使OsMPK6去磷酸化，也揭示了OsMPK6在抗病性中的正向作用。甜瓜坏死斑病毒（MNSV）的外壳蛋白（CP）最近被证明与NbMAP3Kε1相互作用并使其失活，抑制MAPK激活并促进病毒感染。类似的，晚疫病菌（Phytophthora infestans）RXLR效应子Pi22926通过减弱StMAP3Kβ2与StTuB之间的关联来抑制植物免疫。这些发现表明病原体通过靶向MEKK型MAPK成员直接抑制MAPK信号。此外，稻瘟菌分泌的效应子AvrPib通过干扰Raf-like蛋白激酶OsMAPKKK72与OsMKK9的相互作用来操纵MAPK激活。靶向OsMAPKKK72减少了OsMAPKKK72-OsMKK9相互作用和随后的MPK3/6激活，从而抑制稻瘟病抗性，这表明病原体通过效应子干扰功能性MAPK级联的组装来抑制MAPK激活。此外，一些病原体效应子通过利用宿主负向免疫调节因子来抑制MAPK激活。例如，Raf-like MAPKKK蛋白TaRaf46负向调控植物免疫。来自Pst的富含丝氨酸的效应子Pst27791通过在小麦中稳定TaRaf46来抑制宿主疾病抗性。类似地，MKK成员StMKK1通过磷酸化并激活蛋白酪氨酸磷酸酶StPTP1a来负向调控PTI反应。为了抑制宿主抗性，晚疫病菌RXLR效应子PITG20303和PITG20300靶向并稳定StMKK1，导致StPTP1a激活增加。总的来说，这些发现揭示了病原体效应子在抑制植物免疫中采用的双重策略：它们直接靶向MAPK级联的成员，通过干扰分子间相互作用和激酶活性同时抑制其正向功能，并通过稳定来增强其负向作用，最终抑制MAPK信号的完整激活。
除了直接靶向MAPK级联中的成员外，病原体也可以通过靶向其关键上游组分来抑制MAPK激活，从而减少向MAPK级联的信号转导。例如，来自Pto DC3000的效应子AvrPtoB是一个E3连接酶，使FLS2、EF-TU受体（EFR）及其共受体BAK1泛素化，而另一个Pto DC3000效应子HopAO1通过酪氨酸磷酸酶活性使EFR的酪氨酸残基去磷酸化，两者最终都阻止下游信号传导并抑制MAPK激活。类似的，最近的研究表明，本氏烟草中能够增强MPK3/6积累以赋予疾病抗性的NbRALF1-NbFER模块被TuMV蛋白6K2靶向，导致NbRALF1降解并抑制涉及MAPK信号的植物免疫。此外，Raf-like SlMAPKKK18通过损害SlMKK4的蛋白水平和激酶活性来负向调控MAPK信号。SlMAPKKK18的激活受上游RLK蛋白SlFERL通过磷酸化调节。为了抑制SlMKK4激活的免疫信号，灰葡萄孢分泌的效应子BcPG1结合SlFERL并加速其磷酸化SlMAPKKK18，从而抑制MAPK激活。这些发现揭示了病原体已经进化出精确的感染机制，通过效应子劫持并利用宿主负向免疫调节因子来操纵MAPK激活。此外，效应子XopR通过靶向RLCKs并减少MAPK激活来抑制PAMP诱导的气孔关闭。一致地，辣椒疫霉（Phytophthora capsici）RXLR效应子RXLR25直接靶向RLCK-VII蛋白以抑制PTI，包括MAPK激活。由于14-3-3蛋白在促进和维持MAPK级联激活中具有正向作用，病原体效应子也靶向14-3-3s以抑制MAPK激活。例如，来自多种疫霉菌（Phytophthora）的保守效应子FIRE含有一个经典的14-3-3结合基序。FIRE可以与多个14-3-3蛋白相互作用并在植物免疫过程中改变其定位，从而操纵宿主免疫反应，包括MAPK激活。一致地，为了破坏本氏烟草中NbMAPKKKα介导的抗病毒防御，坏死病毒CPs以剂量依赖的方式结合Nb14-3-3a以干扰Nb14-3-3a与NbMAPKKKα的相互作用，导致NbMAPKKKα不稳定，随后MAPK激活减少。此外，质膜结合的磷酸酶DSP4可以使MPK3/6去磷酸化。为了确保足够的抗性，DSP4在免疫启动期间从质膜释放。然而，为了减少MPK介导的免疫，芜菁花叶病毒（TuMV）的P3蛋白可以劫持DSP4并将其保留在膜上，从而抑制MAPK级联的激活。这些发现表明病原体非常了解植物MAPK信号，并已经进化出多种效应子从多个维度抑制MAPK激活。
实际上，植物MAPK级联成员也可以被胞内NLR监测以特异性识别病原体效应子并启动ETI信号。例如，mekk1、mkk1/2和mpk4突变体表现出增强的疾病抗性和矮化表型，并且这些表型依赖于CC型NLR蛋白SUMM2，它监测MEKK1-MKK1/2-MPK4级联的破坏；因此，该级联中任何成员的缺失和失活都会激活SUMM2介导的ETI信号。此外，一个TIR型NLR RPS6被鉴定与SUMM2协作，并在mekk1和mpk4突变体中促进自身免疫。这些发现不仅揭示了该MAPK级联在植物中的重要性，也为通过不同NLRs增强ETI信号提供了证据。此外，MPK3/6在ETI信号传导期间被激活，并反过来促进ETI。例如，在化学遗传学拯救的mpk3/6双突变体中，ETI诱导的光合抑制和叶绿体ROS积累受损，这与拟南芥中抗病性降低和细胞死亡延迟相关，表明ETI的完全激活需要MPK3/6。类似的，MPK3/6的同源物WIPK和SIPK也贡献于本氏烟草中NLR蛋白N介导的ETI。NbAL7是ROS清除基因的转录抑制子，与N相互作用。在TMV感染期间，NbAL7被WIPK/SIPK磷酸化，这减少了NbAL7与N的相互作用，释放NbAL7以通过结合并抑制ROS清除基因的表达来促进ROS积累，从而增强抗病性。这些发现表明MPK3/6及其同源物对ETI中的ROS产生至关重要。此外，MPK3/6通过在拟南芥中RPS2识别效应子AvrRpt2后诱导NLR基因表达来贡献于ETI。ETI增强并重新启动PTI，其中MAPK激活被显著诱导。例如，两个辅助NLR NRC2和NRC3在番茄中响应效应子AvrPto激活MAPK信号。一致地，拟南芥中，在ETI激活期间，丁香假单胞菌效应子AvrRpt2和AvrRpm1诱导高度激活的MPK3/6激酶活性。然而，ETI激活仅触发MPK3蛋白水平的增加，而MPK6没有，这表明MPK3和MPK6在调节ETI方面除了冗余性外还进化出不同的作用。值得注意的是，一项最近的研究显示，NLR蛋白R-GENE ANALOG 3（RGA3）中保守的HMD基序突变导致其自身激活并赋予对多种病原体的增强抗性。然而，随后的研究表明，Raf-like MAPKKK OsILA1通过在Tyr-15和Tyr-138位点直接磷酸化来抑制RGA3D605V介导的疾病抗性自身激活。这些发现表明植物已经进化出Raf-like MAPKKK-NLR模块来精细调控NLR激活并维持生理适应性。相反地，与报道的PTI增强ETI不同，flg22预处理抑制了AvrRpt2诱导的细胞死亡和生长迟缓。进一步研究表明，这种现象由预激活的MPK3/6调节，它们通过磷酸化激活下游WRKY18-AP2C1/PP2C5模块。PTI介导的ETI反应抑制在wrky18和ap2c1 pp2c5突变体中显著减弱。这些发现表明MPK3/6在PTI和ETI的功能连接以及植物生长与免疫之间的权衡中发挥着重要而复杂的作用。
##结论与展望
总之，主要通过MAPK级联呈现的MAPK信号对于植物免疫至关重要。植物免疫信号通常由细胞表面定位的PRR在感知胞外PAMPs后启动，随后在细胞质中通过MAPK级联进行放大。迄今为止，MAPKKK3/4/5-MKK4/5-MPK3/6和MEKK1-MKK1/2-MPK4是拟南芥植物免疫中两个被充分研究的MEKK型MAPK级联。在其他植物物种中的研究揭示，尽管这些MAPK级联是保守的，但不同植物物种间MAPK级联成员的数量是多样的，并且激活的MPKs在不同环境条件下调节免疫信号方面发挥不同的作用。此外，越来越多的证据表明植物利用Raf-like MAPKKKs来精细调控或维持MAPK信号。最近在理解MAPK信号在植物免疫中的作用方面取得了许多突破，包括MAPK级联在植物物种间的保守性、通过激活的MPKs激活下游信号、Raf-like MAPKKKs的功能分化及其与MEKK型MAPK级联的功能联系、MAPK激活的精确调控，以及在病原体感染期间MAPK信号与其他免疫事件之间的交叉对话。此外，为了抑制植物免疫，病原体将效应子分泌到植物细胞中以操纵MAPK信号。总的来说，这些发现不仅揭示了MAPK信号通路的重要性和复杂性，而且扩展了我们对涉及MAPK级联的植物免疫完全激活的理解。
然而，仍有几个问题需要仔细解决，完全理解MAPK信号在植物免疫中的作用仍面临挑战。例如，植物中有两种类型的MAPKKK，MEKK型和Raf-like。为什么植物进化出大量的MAPKKK？这两种类型的MAPKKK是否具有进化一致性，还是在某些特殊的进化节点上聚集在一起？除了MAPKKK3/4/5-MKK4/5-MPK3/6和MEKK1-MKK1/2-MPK4，是否还有其他保守的MAPK级联贡献于植物免疫？在病原体攻击时，是否有任何额外的组分在连接PRR复合物与MAPK信号中发挥作用？此外，EDR1在拟南芥中作为真菌和细菌病原体的负向免疫调节因子。然而，OsEDR1在水稻中正向调控稻瘟病抗性但负向调控白叶枯病抗性。MAPK级联成员在防御不同类型病原体的反应中是否表现出功能分化，特别是在不同的植物物种中？潜在的调控机制是什么？植物中发生许多翻译后修饰，如泛素化、磷酸化、SUMO化和氧化，但它们如何在植物免疫过程中协同作用以维持MAPK级联的激活？由于植物可能同时面临多种生物和非生物挑战，它们如何通过相同的保守MAPK级联激活多样化的下游反应？维持植物生长与免疫之间的平衡很重要，那么能否通过修饰MAPK信号来培育兼具强抗病性和高产量的优良作物？尽管涉及MAPK信号的不同免疫事件之间的交叉对话已被研究，但仍需要深入研究植物如何协调调控MAPK级联的激活和其他免疫信号通路。因此，需要开发新兴技术，如MAPK动态的单细胞分析和磷酸化蛋白质组学，用于MAPK信号研究。其潜在机制将扩展我们对植物如何通过MAPK信号精确促进免疫的理解。此外，需要通过基因组编辑技术编辑Raf-like激酶（如EDR1）以改变其功能，这具有提高作物抗性育种过程的潜力。
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