北京
文章导读
俗话说：民以食为天，粮安天下，农稳社稷。培育广谱抗病品种是保障我国粮食安全、发展绿色农业、维护生态环境的重要举措。发掘广谱持久抗病基因，揭示植物免疫激活调控广谱抗病的分子机制是农作物抗病育种的重要理论基础。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队、张余研究员团队联合复旦大学的高明君研究员团队以及浙江大学邓一文教授团队，在《Science》上在线发表了题为“A canonical protein complex controls immune homeostasis and multipathogen resistance”的研究论文。这项研究首次揭示了水稻等禾本科作物通过pRib-AMP激活EPA复合体，实现免疫激活的新机制。这一发现不仅为水稻病害防控提供了新的理论支持，也为培育抗多种病原菌的作物新品种奠定了重要的理论基础，并提供了潜在的靶标基因。
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研究背景
植物的免疫系统复杂而精细，涉及基础抗病性（PTI）和专化性抗性（ETI）两道防线。PTI是植物细胞表面感受器识别病原菌后产生的初步防御，而ETI是植物细胞内NLR蛋白识别病原菌分泌的毒性蛋白后引发的强烈反应，提供更强的抗病性。尽管ETI具有高度特异性，但在植物抗病育种和病虫害防治中，如何激活ETI以实现广谱抗病性仍是一个挑战。
ROD1是一种钙离子传感器，可以通过清除活性氧（ROS）来抑制植物免疫反应。在病原体入侵时，ROD1的活性受到抑制，从而促进ETI免疫反应的激活。何祖华院士及其合作研究团队在前期研究中发现ROD1蛋白是水稻中免疫反应的关键调节因子，该基因突变引起活性氧积累，产生免疫自激活表型，显著提高水稻对多个病原菌的抗性。ROD1如何抑制免疫激活的具体信号网络尚待进一步研究。
研究思路
研究团队通过EMS化学诱变和γ射线物理诱变筛选策略，对ROD1突变体的抑制子进行了深入研究。在大规模田间表型鉴定筛选过程中，共筛选出18个稳定的ROD1抑制子株系。通过基因克隆和全基因组测序分析，研究团队确定了这些抑制子株系中OsTIR、OsEDS1、OsPAD4和OsADR1基因的突变。本研究首次揭示了禾本科作物中细胞内感受器OsTIR蛋白能够产生免疫小分子pRib-AMP，该小分子激活水稻中的OsEDS1、OsPAD4和OsADR1蛋白，形成EPA免疫复合体，从而激发免疫反应。进一步研究显示，水稻免疫抑制蛋白ROD1与OsTIR相互作用，抑制其酶活性，进而抑制pRib-AMP的产生，防止EPA复合体激活，维持免疫稳态。在病原菌侵染时，ROD1被降解，OsTIR蛋白释放并产生pRib-AMP，激活EPA复合体，增强对多种病原菌的广谱抗性。这项研究揭示了调控植物免疫稳态的五组分信号网络的分子机制，为培育具有广谱抗性的作物新品种提供了重要的理论依据和靶标基因。
ROD1-OsTIR-EPA介导的免疫反应作用模型
研究意义
植物细胞内感受器TIR蛋白介导的ETI抗性是农作物抗病育种的重要靶标。因此，研究植物免疫受体及其工作机理，并最终实现对植物免疫受体的人工定向改造，就能有效解决植物病害问题。这项研究成果揭示了一个在不同植物中保守的由小分子pRib-AMP和蛋白复合体EPA介导的免疫激活新机制，为植物病害防控提供了新型“生物农药”靶标，对促进我国农业绿色可持续发展，维护生态环境，保障粮食安全具有重要意义。
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听说“点个赞”实验更顺利呦 ^_^
(康为世纪)
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