Science｜激活體內抗病“孫悟空”！中國科學院分子植物科學卓越創新中心聯合團隊揭示植物的免疫激活新機制

抗病性強的植物如何激活體內的抗病“孫悟空”？中國科學院分子植物科學卓越創新中心近期聯合復旦大學、浙江大學團隊揭示了水稻等植物的免疫激活新機制，兩篇相關成果8日在線發表於國際學術期刊《科學》。

“植物免疫系統由兩道防線組成，第一道防線的‘主角’是細胞表面感受器，它們識別出病原菌後會產生基礎抗病性，但容易被病原菌分泌的毒性蛋白突破；第二道防線則由細胞內的感受器主導，它們識別出毒性蛋白後激活免疫反應，會賦予植物強抗病性，就像激活了細胞內的抗病‘孫悟空’。”浙江大學農業與生物技術學院求是特聘教授鄧一文說，第二道防線更爲關鍵，但這種免疫反應依賴於植物細胞內特定的感受器，尋找更多新的細胞內感受器是目前作物抗病育種和病蟲害防治急需解決的難題。

值得一提的是，這項研究離不開中國科學院院士、中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員何祖華團隊的前期發現——水稻免疫抑制基因ROD1，該基因突變能顯著提高水稻對稻瘟病、白葉枯病和紋枯病等多個病原菌的抗性。

研究團隊首次發現，當水稻被病原菌感染時，水稻的細胞內感受器TIR蛋白產生免疫小分子pRib-AMP，這種小分子能激活水稻的OsEDS1/OsPAD4和OsADR1蛋白形成免疫複合體EPA，進而激活免疫反應，提高植物對多種病原菌的廣譜抗性。

而水稻在沒被病原菌感染時，TIR蛋白的活性被ROD1蛋白抑制，如同“孫悟空”被壓在“五行山”下，避免激發免疫反應影響水稻生長髮育。

與此同時，以模式植物擬南芥爲研究對象，中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員萬里團隊發現，植物細胞內感受器TIR蛋白可生成小分子2’cADPR，這類小分子作爲前體在植物體內可以被轉化生成免疫小分子pRib-AMP，進而形成免疫複合體EPA。

“將2’cADPR噴灑在植物表面即可誘導強抗病性，能在沒有特定病原菌侵染情況下人爲可控地激活植物強免疫反應。”萬里表示，相對於pRib-AMP，2’cADPR性質更穩定，爲發展綠色農業提供了一種新型“生物農藥”。

據悉，這兩項研究成果共同揭示了在不同植物中保守的、由小分子pRib-AMP和蛋白複合體EPA介導的免疫激活新機制，爲植物病害防控提供了新型“生物農藥”靶標。