省农科院研究员，以通讯作者身份在Cell子刊（IF=20.5）上发表研究论文，在稻曲病抗病方面取得突破性进展！

稻曲病（Ustilaginoidea virens）是威胁全球水稻生产的重大病害，不仅导致产量下降，还会产生真菌毒素，危害人畜健康。随着种植方式的变化，该病在世界范围内呈加重趋势，已成为水稻稳产增产的“拦路虎”。然而，由于缺乏稳定有效的抗病种质，当前防控主要依赖药剂，但化学防控依赖关键时期精准施药，风险高且不符合绿色农业发展需求。因此，培育广谱抗病水稻品种成为迫切的科学与产业需求。

2025年9月17日，江苏省农业科学院植保所水稻病害防控创新团队在国际顶级期刊Cell Host & Microbe（5年影响因子20.5）发表研究论文“Fungal resistance in rice is restored by interfamily transfer of an evolutionarily lost co-receptor”。该成果首次揭示了模式识别受体PRR跨物种转移面临种间功能限制性屏障（RTF）——单子叶植物因进化丢失PRR的共受体而导致免疫缺陷，并通过跨科转移共受体恢复了水稻对稻曲病和稻瘟病的广谱抗性。这项研究提出了“共受体驱动的跨科免疫”新策略，不仅在基础理论上突破了植物免疫跨物种转移的难题，更为作物病害绿色防控提供了全新解决方案。

主要发现与突破

1. 发现新型病原相关分子模式（PAMP）STOM及其模式识别受体NbSTOMR和共受体NbSTOMRh

从稻曲病菌中鉴定到全新PAMP——STOM，该分子能够在非寄主本氏烟中触发免疫反应，在寄主水稻上却不诱导免疫。进一步解析其识别系统：受体NbSTOMR可直接结合STOM并激活免疫，而共受体NbSTOMRh本身不结合配体，但通过胞外结构域与NbSTOMR互作，是免疫识别与抗病反应必不可少的“助手”。

2.首次揭示PRR跨物种转移的功能性屏障

将NbSTOMR跨科转入水稻后，并不能提升水稻的抗稻曲病和稻瘟病能力。这是首例实验证据，证明PRR在跨物种转移时也存在类似于NLR的“种间功能受限”（Restricted Taxonomic Functionality, RTF）现象。

3. 解析功能性屏障机制：单子叶植物进化过程中PRR的共受体功能丧失

水稻中确实存在与NbSTOMR同源的受体OsSTOMR，能够结合STOM；但其共受体OsSTOMRh在单子叶植物进化过程中经历了转座子介导的染色质重组，胞外结构域被转移至其他染色体上，导致功能丧失。这一“进化缺陷”使得水稻等单子叶作物失去了识别STOM的能力。

4. 提出并验证“共受体驱动”跨科免疫新策略

研究团队创新性地提出：跨科转移共受体可以突破PRR跨物种转移的功能性屏障。本氏烟的共受体NbSTOMRh能与水稻中的OsSTOMR互作，并促进OsSTOMR对STOM的识别；将NbSTOMRh单独转入水稻即可显著增强对稻曲病和稻瘟病的广谱抗性。

基于上述研究，团队不仅解析了PRR跨科转移功能受限的机制，还提出并验证了“共受体驱动”跨科免疫的解决方案，建立了跨科免疫重构的新框架。

历史背景与学术贡献

在过去二十年里，植物免疫学取得了里程碑式的进展：

PAMP与PRR的发现：2000年代初，植物科学界首次提出病原相关分子模式（PAMP）与其受体（PRR）的概念，如Arabidopsis FLS2识别鞭毛蛋白、EFR识别细菌延伸因子EF-Tu。这些发现奠定了植物先天免疫（PTI）的核心框架。

跨种转移的探索：2010年，英国The Sainsbury Laboratory 研究所Cyril Zipfel首次提出跨物种转移模式识别受体提升植物抗病性。迄今为止，已有超过60个PPR得到鉴定,但在跨物种转移提升植物抗病的报道非常有限，仅是少数几个受体（如EFR、DORN1、RLP23、Ve1、FLS2、CORE、XA21、RXEG1、ELR等。）

本研究工作在这一背景下具有重要的意义：

1. 首次报道PRR跨科转移存在“功能性屏障”，并将其与经典的NLR跨种应用障碍联系起来。

2. 建立新的进化视角，揭示禾本科作物因转座子介导的基因组重排而失去功能共受体，为理解单子叶与双子叶植物免疫差异提供新证据。

3. 提出“共受体驱动”新策略，证明通过跨科转移共受体可以突破这一普遍存在的功能性屏障。与NLR免疫基因的跨种应用研究相呼应，构成了植物免疫跨物种利用的“双支柱”理论框架。

江苏省农业科学院植物保护研究所水稻病害防控创新团队博士后张倩、研究助理郑文跃和南京农业大学植物保护学院黄昊祥博士为论文的共同第一作者，宋天巧研究员为通讯作者。水稻病害防控创新团队首席刘永锋研究员，以及来自南京农业大学的王源超教授、窦道龙教授和马振川教授，为项目的开展提供了大力的支持和宝贵意见。研究得到国家自然科学基金（32472522）、江苏省杰出青年基金（BK20230016）等项目资助。

江苏省农业科学院刘永锋研究员领衔的水稻病害防控创新团队长期聚焦于水稻重大真菌病害稻曲病和稻瘟病的成灾机制与防控技术研究，在致病机制、抗病资源的挖掘与利用、生物杀菌剂为核心的水稻绿色防控技术研究等取得了重要进展：首次发现稻曲病菌在水稻穗部特异性为害致病机制（Nat. Commun., 2021; Mol. Plant Pathol, 2024），完善稻曲病侵染循环（Cell Host & Microbe，2025）；创建了“菌源消减、孕穗预警，分区防控”的稻曲病绿色防控技术体系，相关成果以第一完成人和第一完成单位获2022年江苏省科学技术奖一等奖。在此基础上，本研究为团队在稻曲病抗病领域的新突破，也是团队本年度在国际顶级期刊上的再次突破。

文章链接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(25)00341-5