抗病性強(qiáng)的植物如何激活體內(nèi)的抗病“孫悟空”？中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心近期聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)揭示了水稻等植物的免疫激活新機(jī)制，兩篇相關(guān)成果8日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

“植物免疫系統(tǒng)由兩道防線組成，第一道防線的‘主角’是細(xì)胞表面感受器，它們識別出病原菌后會產(chǎn)生基礎(chǔ)抗病性，但容易被病原菌分泌的毒性蛋白突破；第二道防線則由細(xì)胞內(nèi)的感受器主導(dǎo)，它們識別出毒性蛋白后激活免疫反應(yīng)，會賦予植物強(qiáng)抗病性，就像激活了細(xì)胞內(nèi)的抗病‘孫悟空’。”浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院求是特聘教授鄧一文說，第二道防線更為關(guān)鍵，但這種免疫反應(yīng)依賴于植物細(xì)胞內(nèi)特定的感受器，尋找更多新的細(xì)胞內(nèi)感受器是目前作物抗病育種和病蟲害防治急需解決的難題。

這項(xiàng)研究離不開中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員何祖華團(tuán)隊(duì)的前期發(fā)現(xiàn)——水稻免疫抑制基因ROD1，該基因突變能顯著提高水稻對稻瘟病、白葉枯病和紋枯病等多個病原菌的抗性。

研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水稻被病原菌感染時(shí)，水稻的細(xì)胞內(nèi)感受器TIR蛋白產(chǎn)生免疫小分子pRib-AMP，這種小分子能激活水稻的OsEDS1/OsPAD4和OsADR1蛋白形成免疫復(fù)合體EPA，進(jìn)而激活免疫反應(yīng)，提高植物對多種病原菌的廣譜抗性。

而水稻在沒被病原菌感染時(shí)，TIR蛋白的活性被ROD1蛋白抑制，如同“孫悟空”被壓在“五行山”下，避免激發(fā)免疫反應(yīng)影響水稻生長發(fā)育。

與此同時(shí)，以模式植物擬南芥為研究對象，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員萬里團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞內(nèi)感受器TIR蛋白可生成小分子2’cADPR，這類小分子作為前體在植物體內(nèi)可以被轉(zhuǎn)化生成免疫小分子pRib-AMP，進(jìn)而形成免疫復(fù)合體EPA。

“將2’cADPR噴灑在植物表面即可誘導(dǎo)強(qiáng)抗病性，能在沒有特定病原菌侵染情況下人為可控地激活植物強(qiáng)免疫反應(yīng)。”萬里表示，相對于pRib-AMP，2’cADPR性質(zhì)更穩(wěn)定，為發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)提供了一種新型“生物農(nóng)藥”。

據(jù)悉，這兩項(xiàng)研究成果共同揭示了在不同植物中保守的、由小分子pRib-AMP和蛋白復(fù)合體EPA介導(dǎo)的免疫激活新機(jī)制，為植物病害防控提供了新型“生物農(nóng)藥”靶標(biāo)。

記者：董雪、張泉

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