在植物同病原微生物漫长的共进化过程中,植物通过两层免疫防御系统,即第一层植物病原体相关分子模式触发的PTI（Pattern Recognition Receptor（PRR）-Triggered Immunity）免疫系统和第二层效应蛋白触发的ETI（Effector-Triggered Immunity）免疫系统,来抵御病原微生物的侵害并维持自身正常生长发育。已有大量研究显示,类受体蛋白激酶BAK1作为共受体与多个模式识别受体形成受体复合体共同调控植物的PTI响应,因此BAK1在植物PTI信号的调控中有着举足轻重的作用。本实验室前期研究显示,同时缺失BAK1及其同源蛋白BKK1可导致植物产生类似于NLR（Nucleotide-binding Leucine-rich Repeat）蛋白触发的ETI响应,如植物细胞死亡的产生,而且ETI响应的关键基因EDS1或PAD4的缺失突变也可恢复bak1 bkk1的免疫激活表型。因此以上结果均暗示着BAK1不仅参与植物的PTI响应,同时BAK1缺失后触发的植物免疫自激活还与ETI相关。然而,目前对BAK1触发植物免疫自激活的分子机理及其背后的生物学意义还鲜为人知。为解开这些谜题,在本研究中,我们系统分析了bak1 bkk1突变体植株相比于Col-0野生型植株中的差异表达基因,发现大量参与ETI响应的基因在bak1 bkk1突变体植株中显著上调表达。由于bak1 bkk1突变体表现出类似于ETI的免疫激活反应,同时NLR蛋白是调控植物ETI响应产生的关键因子,因此基于对bak1 bkk1突变体中所有NLR基因的系统分析,我们初步筛选获得三组基因家族在bak1 bkk1突变体中均显著上调表达的NLR基因作为候选基因,第一组为ADR1亚家族,第二组基因目前还未见任何报道,我们将其命名为UNR1（Uncharacterized NLR 1）亚家族;第三组为RPS5亚家族。基于RNAi技术在bak1-3 bkk1-1突变体背景中分别抑制三组候选基因的表达量,发现ADR1 RNAi的转基因株系可明显恢复bak1-3 bkk1-1突变体的表型,UNR1和RPS5 RNAi的转基因株系则与bak1-3 bkk1-1突变体无明显表型差异。所以我们认为ADR1s可能在调控BAK1缺失触发的植物免疫中有着相对重要的作用,于是在后续研究中我们选择以ADR1及其同源基因为主要研究对象。当在Col-0野生型背景中分别超表达ADR1基因家族的三个基因,其超表达转基因植株均可产生类似于bak1 bkk1突变体的表型。更重要的是,通过遗传杂交在bak1-3 bkk1-1突变体背景中构建ADR1s完全缺失突变体,我们发现ADR1s的完全缺失突变可显著抑制bak1 bkk1突变体免疫自激活的表型,因此基于遗传学实验证据我们首次从分子机理上证明了bak1 bkk1缺失突变体表现出的植物免疫自激活反应是因为ETI信号途径的激活。为进一步探究BAK1激活植物细胞死亡的生物学意义,我们在植物体内诱导表达了一个已知可以特异剪切BAK1及其同源蛋白的病原菌效应蛋白HopB1,以模拟BAK1及同源蛋白在病原菌侵染过程中被攻击而丧失其功能。结果显示,在野生型背景中诱导表达HopB1,不仅可导致转基因植株中BAK1蛋白的剪切和PTI信号途径的阻断,还导致转基因植株表现出类似于bak1 bkk1突变体强烈的免疫自激活表型,但ADR1s的缺失却能明显抑制HopB1介导的植物免疫自激活。同时我们利用只含有效应蛋白HopB1的荧光假单胞杆菌（Pseudomonas fluorescens）侵染拟南芥叶片,结果显示也可导致植物产生ADR1s依赖的免疫自激活。因此以上结果证明,BAK1不仅可作为PTI信号途径中的重要组分正调控植物PTI响应,同时BAK1的缺失还会导致植物产生依赖于NLR蛋白的免疫自激活反应。从进化的角度来看,病原菌拟攻击BAK1和其他的SERKs造成多条PTI信号的阻断,但在植物与病原微生物的进化过程中,植物又可通过NLR蛋白实现对BAK1和其他SERKs蛋白的监管,防止病原微生物对植物的侵害。所以BAK1调控植物免疫的重要生物学意义就在于BAK1在遭遇病原菌侵害时,既可被激活也可在其丧失功能后赋予植物对病原菌的抗性,而维持植物正常的生长发育。因此本研究阐明了BAK1缺失后为何触发植物自身免疫这一长期困扰人们的谜题,对未来优良抗病作物品种的选育,以及对BAK1调控植物免疫信号途径的深入研究提供了重要的指导意义。