又一次见识大自然“智慧”，上海科学家揭示植物分清“敌友”的奥秘

相比动物，植物无法自主移动，经常面临环境胁迫，但植物的“智慧”往往令人惊叹，比如它可以分清“敌友”。

巩固“友谊”的同时如何防范“天敌”？国际分子植物-微生物互作学会2019年将此列为该领域十大热点科学问题之首。而对于这一问题的解答，将为深入研究作物病害防控与养分高效利用提供关键支撑，助力国家粮食安全。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究团队，在植物精准识别共生与病原微生物的分子机制研究中取得重要进展。北京时间1月24日，相关研究成果在国际权威学术期刊《细胞》发表。

【微生物中有“友”亦有“敌”】

植物赖以生存的土壤，看似平静其实有着各种微生物，有“友”亦有“敌”。

自然界中近90%的植物具有菌根共生现象，它是由土壤中的真菌与植物根系形成的一种共生体。菌根共生，可以帮助植物高效地从土壤中汲取磷、氮等关键营养元素，促进植物的生长。与此同时，病原微生物也在时刻威胁着植物的健康和作物的产量。

植物如何识别“敌友”呢？这要从王二涛2013年入职中国科学院后克隆的第一个水稻基因OsCERK1说起，他带领团队首次发现这种基因同时参与植物的共生和抗病免疫。由于这一基因的重要性，12年来王二涛始终“盯”着它，产出了系列成果。特别是2024年与张余团队以及何祖华团队合作在《自然》发表论文，揭示了OsCERK1激酶活性调节的新机制。

【“老师不认识学生，点名最有效”】

那么植物究竟是如何通过分清“敌友”来做到共生与免疫的动态平衡呢？

CERK1基因是一种LysM类受体激酶，然而被子植物中LysM受体激酶的数量众多，为研究带来了诸多挑战。最早的陆生植物“粗裂地钱”，由于基因组结构简单、只有一对LysM受体，成为研究这一科学问题的理想材料。

王二涛团队研究发现，粗裂地钱中的一对LysM类受体激酶可谓“火眼金睛”，它们负责分辨不同的微生物，并触发相应的共生和免疫等生理反应。

当从土壤中直接吸收的营养不够时，植物会释放一种名为“独脚金内酯”的激素。这种激素能够刺激分泌大量的共生分子标志物，而病原微生物则对此没有任何响应。

“这就像刚入学，老师不认识学生，点名最有效。”王二涛告诉解放日报记者，独脚金内酯就是植物最先释放的信号，“应声而答”者彼此就建立了共生关系，“这也意味着，如果只让植物分泌独角金内酯，它就只会吸引能够释放共生分子的共生微生物，从而高效地从土壤中获取营养。”

记者手记：“讲故事”的人

某种意义上，科学家是一群“讲故事”的人。一个自然现象的背后究竟蕴藏着什么，科学家以想象力为出发点，证实或证伪，从而讲述一个自洽的故事。而这个故事的传播力和影响力，也会在其他人的复述中得以检验。

12年来，王二涛团队执着于讲述植物与微生物共生的“故事”。随着主线越来越清晰、细节越来越多，“故事”也就越来越激动人心，从而在国际上引领着该领域的研究。

对于日积跬步接近大自然的真相，王二涛乐在其中，“每往前走一步，知识也往前拓展了一步。”

知识还可以改变生活。王二涛的合作者在江西开展的万亩水稻试验表明，通过增强植物与菌根真菌的共生互作，即使减少了25%-50%的磷肥，产量并没有降低。

这正是“讲故事”的真趣所在。

题图来源：王二涛近照。黄海华 摄

来源：作者：解放日报 黄海华