【新聞晨報】15年不懈追蹤，中國科學家在植物免疫抑制與廣譜抗病機理方面取得重大發(fā)現(xiàn)
文章來源：分子植物科學卓越創(chuàng)新中心 | 發(fā)布時間：2021-10-01 | 【打印】 【關閉】
北京時間9月30日晚，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心何祖華研究團隊在國際頂尖學術期刊《細胞》（Cell）在線發(fā)表論文，揭示了水稻鈣離子新感受子ROD1精細調控水稻免疫，降低水稻因廣譜抗病而引發(fā)的生存代價，平衡水稻抗病性與生殖生長和產量性狀的分子機制。這是該研究團隊繼2017年在《科學》（Science）發(fā)表水稻廣譜抗病新機制后的又一重大進展，也是15年不懈追蹤的結果。
為了有效控制水稻病害，保障我國糧食高產穩(wěn)產，作物育種學家和病理學家長期致力于選育廣譜持久的水稻抗病品種，但高抗病蟲害的水稻品種往往生長發(fā)育受到限制，產量降低。
如何在水稻抗病的同時不影響其產量性狀，維持好植物抗病與生長發(fā)育的平衡？此外，面對病原菌的不斷進化，如何讓植物的免疫屏障有效抵御不同病原菌的反復進攻？針對這些問題，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心何祖華研究團隊經過15年不懈追蹤，終于獲得了答案。
研究發(fā)現(xiàn)，水稻鈣離子新感受子ROD1作為一個新的植物免疫抑制中樞，通過降解具有免疫活性的超氧分子（ROS），從而抑制植物的防衛(wèi)反應。因此，在沒有病原菌侵染時，植物的基礎免疫維持在較低水平，有利于水稻生殖生長，進而提高產量。但當病原菌侵染時，植物進化出了聰明的免疫激發(fā)新途徑：通過降解水稻鈣離子新感受子ROD1減弱其功能，從而保證植物在抵御病原菌時能產生有效的防衛(wèi)反應，不至于迅速發(fā)病枯死，并能繁殖后代。
另一方面，病原菌和植物長期處于“軍備競賽”的協(xié)同進化過程中。研究發(fā)現(xiàn)，水稻稻瘟病菌會進化出模擬水稻鈣離子新感受子ROD1結構的毒性蛋白，在植物體內盜用水稻鈣離子新感受子ROD1的免疫抑制途徑，實現(xiàn)侵染的目的。由于植物無法逃避病原菌的侵染，因此進化出了與病原菌共同生存的策略：通過適當減弱植物的抗病能力，來保證其生長繁殖，延續(xù)后代，讓植物抗病性與繁殖力維持相對平衡的水平。這就是植物聰明的生存之道。
以往，相關研究聚焦在鈣離子信號如何激活植物免疫的問題，但該成果揭示了一條以鈣離子受體ROD1為核心的免疫抑制新通路，以及植物與病原菌利用蛋白質結構模擬介導的協(xié)同進化機制，為植物免疫領域研究提供重要的新啟示。
該研究首次說明作物能夠選擇與氣候或栽培條件相適應的免疫策略，讓植物抗病能力與生長發(fā)育即環(huán)境適應性達到最佳平衡。
研究還發(fā)現(xiàn)水稻鈣離子新感受子ROD1的功能在禾谷類作物中是保守的，從而提出了可以通過編輯或操縱這類新的感病基因實現(xiàn)廣譜抗病的新策略，對培育高產高抗的作物品種具有重要的指導意義和應用潛力。
這項研究不僅拓寬了人們對于作物抗病性基礎理論的認知，也為設計新的抗病基因、開發(fā)高產抗病作物品種提供了新的研發(fā)思路。
