新发现 植物识别“敌友”启动免疫反应

本文转自：新民晚报

新发现 植物识别“敌友”启动免疫反应

这项“有研究所气质的工作”已推向农田，“赣菌稻1号”试验效果显著

这是一项“符合研究所气质的工作”。何祖华、王二涛、张余，三位“高产”的科学家各自在植物病原微生物互作、植物微生物共生以及结构生物学上颇有建树，此次联手瞄向植物如何实现精准的免疫调控。北京时间5月15日深夜，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员团队、张余研究员团队与何祖华院士团队在水稻免疫机制的最新研究成果登上国际顶级学术期刊《自然》。

水稻是主粮。然而，经济作物的生长往往面临一道难题：长得多（高产）与长得壮（抗病）就像鱼和熊掌，兼得不容易。加上水稻对磷、氮等营养元素有巨大需求，导致施肥过度，严重污染环境。“深入探索水稻免疫和共生的机制，提高作物抗病性和营养吸收是农作物育种的重要方向之一。”王二涛解释。在自然界中，植物与包括共生菌和病原菌在内的多种微生物生活并相互作用。显然，植物要对它们作出适当的反应。为了区别“敌友”，植物已经进化出各种感受外部微生物的受体。当模式识别受体识别与微生物相关的分子模式时，就会触发植物的免疫反应。在水稻中，类受体激酶OsCERK1就参与识别共生信号和免疫信号，特异介导植物的共生或免疫反应。这么看来，OsCERK1在植物里“权势滔天”，因此需要一定的监管——若受体OsCERK1触发的免疫反应失控，将引发过度的免疫反应，虽然对病原体抵抗增强，但也阻碍了植物生长和与互惠菌根共生的建立。

在这项研究中，联合团队发现了一种名为OsCIE1的调控蛋白，它就像OsCERK1的互补搭档，能够“调控”后者激酶活性——没有病原菌来犯，OsCIE1将一种名为泛素的小蛋白分子连接到OsCERK1蛋白表面，抑制其激酶活性，防止免疫过度激活；当水稻面临病原真菌入侵时，OsCIE1就会解除对OsCERK1的束缚，让免疫信号通路畅通，启动植物免疫反应，抵抗病原菌的侵染。进一步，联合团队还利用结构生物学方法，精确鉴定了控制OsCIE1的关键位点。值得一提的是，在抵御外敌的同时，OsCERK1控制水稻菌根共生的建立，使丛枝菌根真菌进入植物根系，并利用其发达的菌根网络协助水稻更高效地吸收磷、氮等关键营养物质，促进水稻的生长发育。“这项研究为深入理解植物如何巧妙使用免疫系统这把“双刃剑”协调抗病、共生和生长奠定了理论基础。”王二涛透露，“研究不仅阐明植物协同调节免疫、共生和生长发育的分子机制，同时也为未来绿色农业生产提供基因资源。”

记者获悉，王二涛研究员归国回到分子植物科学卓越创新中心后，持续深挖植物微生物共生分子机制，确立在该领域的国际领先地位。这项成果也是“八年磨一剑”，目前利用OsCERK1优良等位基因的水稻品种“赣菌稻1号”也在江西进行了万亩试验，效果喜人。

中国科学院院士、分子植物科学卓越创新中心主任韩斌说，多学科交叉让科研成果像雨后春笋般涌现——对了，“雨后春笋”的现象，也是得益于植物和共生菌的互作哦！ 本报记者 郜阳