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研究發(fā)現(xiàn)植物免疫系統(tǒng)監(jiān)控病毒的全新機(jī)
植物的抗病基因是病蟲害防控病理學(xué)領(lǐng)域的核心科學(xué)問題。12月15日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表的一項研究揭示了植物與病毒間是如何開展抗病“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，植物會啟動一種免疫受體模擬受攻擊的激素受體，從而識別病毒、并激活免疫反應(yīng)。
“這項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。”中國工程院院士康振生評價說。
在植物細(xì)胞的防御體系中，激素信號系統(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啟動的關(guān)鍵開關(guān)。病毒通過攻擊生長素等激素受體，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)啟動的關(guān)鍵開關(guān)。南農(nóng)大植物病毒學(xué)團(tuán)隊在此次研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激素受體被攻擊，辣椒會迅速啟動免疫系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的免疫受體以“瞭望塔”的方式監(jiān)測敵情，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。
“具體來說，我們發(fā)現(xiàn)NLR免疫受體是觸發(fā)植物防御系統(tǒng)的核心開關(guān)。”陶小榮介紹，沒毒的時候，NLR免疫受體這個“開關(guān)”處于關(guān)閉狀態(tài)，這時植物的抗病性不啟動；當(dāng)病毒入侵時，NLR免疫受體感知到效應(yīng)蛋白，“開關(guān)”就會打開，轉(zhuǎn)換成另外一種狀態(tài)，這種狀態(tài)就能啟動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。
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