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科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳 通訊員 許天穎 張臻瑋
植物的抗病基因是病蟲害防控最經(jīng)濟(jì)也最高效的手段，但植物是如何識(shí)別病原微生物、激活植物自身的免疫系統(tǒng)的，是植物病理學(xué)領(lǐng)域的核心科學(xué)問(wèn)題。12月15日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表的一項(xiàng)研究揭示了植物與病毒間是如何開(kāi)展抗病“攻防戰(zhàn)”的。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院陶小榮教授首次揭示了植物免疫受體監(jiān)控病毒靶向激素受體的全新機(jī)制，即病毒攻擊植物激素受體時(shí)，植物會(huì)啟動(dòng)一種免疫受體模擬受攻擊的激素受體，從而識(shí)別病毒、并激活免疫反應(yīng)。
“這項(xiàng)研究清晰地解析了病毒與作物之間的作用機(jī)理和植物抗病的機(jī)制，為植物免疫學(xué)研究提供了新的思路，也為后續(xù)應(yīng)用，例如生物育種，提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。”中國(guó)工程院院士康振生評(píng)價(jià)說(shuō)。
在植物細(xì)胞的防御體系中，激素信號(hào)系統(tǒng)在抵御病毒等病原微生物的侵染中發(fā)揮重要作用，其中激素受體是激素信號(hào)啟動(dòng)的關(guān)鍵開(kāi)關(guān)。病毒通過(guò)攻擊生長(zhǎng)素等激素受體，進(jìn)而抑制多種植物激素介導(dǎo)的抗病性。
免疫受體也是植物抗病系統(tǒng)啟動(dòng)的關(guān)鍵開(kāi)關(guān)。南農(nóng)大植物病毒學(xué)團(tuán)隊(duì)在此次研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激素受體被攻擊，辣椒會(huì)迅速啟動(dòng)免疫系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)的免疫受體以“瞭望塔”的方式監(jiān)測(cè)敵情，并且進(jìn)化出一種與激素受體一模一樣的結(jié)構(gòu)，引誘病毒對(duì)其發(fā)起類似攻擊，進(jìn)而順利激活免疫通路殲滅病毒。
“具體來(lái)說(shuō)，我們發(fā)現(xiàn)NLR免疫受體是觸發(fā)植物防御系統(tǒng)的核心開(kāi)關(guān)。”陶小榮介紹，沒(méi)有病毒的時(shí)候，NLR免疫受體這個(gè)“開(kāi)關(guān)”處于關(guān)閉狀態(tài)，這時(shí)植物的抗病性不啟動(dòng)；當(dāng)病毒入侵時(shí)，NLR免疫受體感知到效應(yīng)蛋白，“開(kāi)關(guān)”就會(huì)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換成另外一種狀態(tài)，這種狀態(tài)就能啟動(dòng)下游一系列抗病反應(yīng)。
陶小榮介紹，激素介導(dǎo)的抗病是一種基礎(chǔ)抗病性，是一種比較弱的抗性。NLR免疫受體蛋白介導(dǎo)的抗病性則是非常強(qiáng)烈持久的抗病，可以有效滅除病原菌，這為作物抗病的生產(chǎn)應(yīng)用提供了廣闊前景。
病毒侵染的植物有很多，此次研究發(fā)現(xiàn)的抗病基因存在于辣椒體內(nèi)，“我們也在考慮這類抗病基因在其他作物身上是否也能發(fā)揮作用，同時(shí)挖掘?qū)ζ渌参锊《揪哂袕V譜作用的抗病基因。另外，我們也將進(jìn)一步解析植物免疫受體如何激活植物抗性，并最終將病毒消滅。把植物免疫系統(tǒng)的這些機(jī)制搞清楚了，有利于我們發(fā)展出更好的植物抗病毒技術(shù)。”陶小榮說(shuō)。
關(guān)鍵詞： 免疫系統(tǒng) 研究發(fā)現(xiàn)
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