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天然免疫能够启动获得性免疫,在机体的免疫应答中起决定性作用,它是免疫应答的重要组成部分。探讨天然免疫在进化上的起源将有助于我们全面理解天然免疫应答,为选择调控天然免疫的策略提供理论依据,进而为治疗感染性疾病提供新思路。适当病原菌-动物感染病理模型构建是研究天然免疫相关问题的关键。本论文主要采取以下策略对模型进行选择和建立:在病原菌选择方面,采用植物病原菌感染动物,以排除动物病原菌带来的天然免疫种属差异性问题。黄单胞菌是一种植物病原菌,其中的水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.Oryzae,Xoo)全基因组测序已经完成,且已成为研究植物被侵染后引发免疫应答的模式病原生物之一。在宿主选择方面,秀丽隐杆线虫仅具有天然免疫,它既能被动物病原菌感染,也能被植物病原菌感染。因此,本论文通过采用黄单胞菌感染秀丽隐杆线虫建立感染模型,以该模型为工具探讨植物病原细菌诱导的秀丽隐杆线虫产生的最保守、最基本的天然免疫应答,以期为天然免疫的进化研究积累数据资料。本研究选用 5 株植物病原菌(Xanthomonas):PXO86、PXO112、JXOV、Xpw 和 XpahpC,去感染水稻叶片并观察叶片枯萎程度,并将这些病原菌饲喂线虫后对线虫进行存活分析,结果表明这5株Xanthomonas的毒力排序在线虫和水稻叶片中相同。Xanthomonas胞外代谢产物对线虫无毒性,灭活后对线虫死亡率影响减弱,表明Xanthomonas是通过活菌体杀死线虫。电镜观察发现病原菌能在线虫肠区定殖,并且CFU结果表明细菌克隆数随着处理天数的增加而增加。这些证据支持Xanthomonas能够成功感染秀丽隐杆线虫。进一步研究发现Xanthomonas能否形成生物膜与其致病性无直接关系。此外,Xanthomonas感染能力越强,秀丽隐杆线虫咽泵速率越低,食物选择平板表现出线虫的选择性越差。这说明Xanthomonas不适宜作为秀丽隐杆线虫的食物源。因此,用Xanthomonas处理线虫后,会引发感染并伴随营养不良,导致线虫的存活率下降。p38 MAPK和DAF-2/DAF-16信号通路控制线虫肠区抵御感染的天然免疫响应。采用文献报道的感染能力较强的PX099和JXOIII来研究线虫感染后的免疫应答。结果显示PX099和JXOIII能够在线虫肠区定殖,并引起肠前区明显膨大。感染能够抑制线虫的排卵行为,导致线虫的后代数减少。这些结果证明PX099和JXOIII能引起线虫感染,与前述5株菌类似,线虫死亡率升高也是由于感染并伴随营养不良所致。采用qRT-PCR对这两条信号通路的主成分基因及其调控的下游效应分子基因的表达进行了相对定量,结果表明,p38 MAPK途径的sek-1基因和下游效应分子C17H12.8的表达量在N2线虫和CF1295(daf-2 daf-16)线虫中显著升高;而DAF-2/DAF-16途径下游效应分子mtl-1和sod-3只有在daf-2突变时显著升高,这说明p38 MAPK途径能被持续诱导,而DAF-2/DAF-16途径只有在daf-2突变时才能被激活。daf-2基因突变能使线虫抗性增强,下游的效应分子表达量也相应升高。PX099和JXOIII处理后,sek-1基因在CB1370(daf-2)线虫中的表达量无变化,而在CF1295(daf-2;daf-16)线虫中却显著升高,这表明sek-1能在一定程度上补偿因daf-16突变导致的线虫抗性减弱。Xoo感染线虫后,并未引起DAF-16的核转位,但能激发PMK-1的磷酸化,这也验证了上述RT-PCR的结果。此外,秀丽隐杆线虫还能通过逃逸行为来抵御病原感染。sdk-1和tol-1突变后线虫对JXOIII和PX099的逃逸率与N2相比无明显变化,表明sek-1和tol-1基因不参与线虫的逃逸行为。但存活分析证明sek-1和tol-1参与线虫对Xoo的感染应答。同时,sek-1参与宿主肠区的自主性天然免疫应答,而在泛神经元则以非细胞自主性方式调控免疫。tol-1和sek-1基因在发挥作用时可能存在一定的重叠效应。p38 MAPK途径在Xoo感染时能被持续诱导,这表明该通路介导的免疫应答起着更普遍的作用,在进化上可能更为保守。而传统的观点认为,DAF-2/DAF-16途径调控线虫的基础性胁迫应答,p38 MAPK通路则具有特异性。本文研究结果提示p38通路可能也是今后天然免疫研究的一个关键。