植物如何精准识别“好人坏人”？中国科学家给出最新研究

中国青年报客户端上海1月24日电（中青报·中青网记者 王烨捷）记者今天从中国科学院分子植物科学卓越创新中心获悉，该中心王二涛研究团队在植物区分共生与病原微生物的分子机制研究中取得重要进展，该成果1月24日在国际学术期刊《细胞》（Cell）发表。这项研究建立了植物特异识别共生与病原微生物的分子信号框架。

中青报·中青网记者注意到，王二涛团队长期专注于植物细胞的“识别功能”研究。该团队前期的研究发现植物细胞膜上的LysM类受体激酶能够同时识别来源于有益共生微生物的信号分子和有害病原微生物的信号分子，并触发相应的共生或免疫等生理反应。

由MpaLYR-MpaCERK1介导的浓度依赖性的受体识别机制精准区分共生与病原微生物。受访团队供图

然而，被子植物中LysM受体激酶的数量众多，且这些受体之间的生物学功能存在重叠，为研究植物如何精确区分微生物的机制带来了诸多挑战。早期陆生植物粗裂地钱的基因组结构简单、LysM受体数量少，因此成为研究这一科学问题的理想材料。

粗裂地钱（Marchantia paleacea）。中国植物图像库供图

植物如何精准区分共生与病原微生物，已成为植物-微生物科学与作物科学领域的核心科学问题之一。解答这一问题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，助力国家粮食安全保障。

王二涛正在实验室获取植物样本。受访团队供图

王二涛团队的研究发现，早期陆生植物粗裂地钱中一对LysM类受体激酶—MpaLYR和MpaCERK1，能够精准区分共生与病原微生物，并激活不同的下游信号通路。其中，MpaLYR负责识别微生物来源的信号分子，既能结合共生微生物的分子标志物短链几丁质壳聚糖CO4/5，也能结合外源真菌产生的病原分子标志物长链几丁质壳聚糖CO7/8，并通过与MpaCERK1形成蛋白复合体，激活相应的共生或免疫下游信号途径。

还发现，在低磷条件下，植物会释放一种名为独脚金内酯的激素。这种激素能够刺激菌根真菌特异分泌大量的共生分子标志物短链几丁质壳聚糖CO4/5。这些分子通过MpaLYR的识别，激发共生反应，并同时抑制由外源真菌入侵带来的长链几丁质壳聚糖CO7而引发的免疫反应，从而维持共生与免疫的动态平衡。因此，MpaLYR-MpaCERK1通过识别不同长度的几丁质壳聚糖（CO4/5或CO7/8）区分共生和病原微生物，使植物在面对不同陆地环境时既能够通过菌根共生进行营养摄取，又保证对病原微生物的免疫抵抗。

该研究为未来的农业生产提供了重要启示。一来，可以有效提高作物养分利用效率，通过增强植物与菌根真菌的相互作用，可显著提高作物对土壤养分的吸收能力，尤其在低肥力土壤条件下表现尤为突出。二来，有助于推动生态农业发展，菌根共生为构建低投入、高产出的农业体系提供了强有力的科学依据，有助于实现生态农业与粮食安全的双赢。

来源：中国青年报客户端