我國首次發現植物抗病小體:有望增強植物免疫,減少農藥使用
2019年04月05日11:28

原標題:我國首次發現植物抗病小體:有望增強植物免疫,減少農藥使用

4月4日,澎湃新聞(www.thepaper.cn)從清華大學獲悉,清華大學柴繼傑團隊、中國科學院遺傳與發育生物學研究所周儉民團隊和清華大學王宏偉團隊通過數年研究,首次發現了由抗病蛋白組成的植物抗病小體,並解析了其處於抑製狀態、中間狀態及五聚體活化狀態的冷凍電鏡結構,從而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子機製,為將來更好利用抗病蛋白培育抗病植物提供了新的機遇。

長久以來,有個問題一直困擾著農業生產者和科學家:各種農作物病蟲害,嚴重威脅農業生產,傳統農藥滅蟲又會引起環境汙染和食品安全問題。怎樣才能少使用甚至不使用農藥,讓老百姓“吃得飽”還能“吃得好”呢?

“解決這一問題的關鍵就在於,提高植物自身免疫力抵抗病蟲害。” 在“清華大學植物抗病小體”重大成果發佈會上,清華大學生命科學學院教授柴繼傑介紹,植物細胞內存在數目眾多的抗病蛋白,這些蛋白髮現病菌後,迅速啟動植物防衛反應,殺死病菌,從而保護植物免受侵害。

用提高植物自身免疫代替或減少農藥使用辦法雖好,但柴繼傑表示,抗病蛋白被發現及在植物育種中大量應用已有二十多年,但人們對其發揮作用的分子機製仍不清楚,比如植物免疫的主力軍NLR抗病蛋白“如何特異性識別病原體的效應因子”、“病原體效應蛋白如何啟動抗病蛋白的‘開’狀態”等。

“就像我們要把一個人化裝成另一個樣子,那首先必須要知道這個人長什麼樣子。” 柴繼傑在接受澎湃新聞等媒體的採訪時表示,要發揮抗病蛋白的作用,提高植物免疫力,首先對抗病蛋白高分辨度結構和作用機製進行研究和解析,才能為更好地利用抗病蛋白,為設計抗廣譜、持久的新型抗病蛋白、發展綠色農業奠定核心理論基礎。。

清華大學介紹,經過多年協作攻關,包括柴繼傑團隊在內的團隊成功地解析了植物抗病蛋白抑製狀態復合物RKS1-ZAR1、識別-啟動狀態復合物PBL2UMP-RKS1-ZAR1、和激活復合物 (抗病小體,resistosome)的結構,詳細闡述植物抗病蛋白的工作機理。有關成果以兩篇長文(Research Article)形式,定於2019年4月5日發表在國際權威學術期刊Science《科學》。

在Science雜誌同期專文評述中,國際植物抗病研究權威科學家美國科學院院士Jeffery Dangl和英國皇家學會會員、美國科學院院士Jonathan Jones評價這一成果時表示:“首個抗病小體的發現,為植物如何控製細胞死亡和免疫提供了線索,顯著地推進了人們對植物免疫機製的認識,打開了多個開拓性研究方向。”

《植物學報》同時發表國際著名植物抗病專家李昕等人題為“開啟防禦之門:植物抗病小體”的專文評述,認為該項成果“完成了植物NLR蛋白復合物的組裝、結構和功能分析,揭示了NLR作用的關鍵分子機製,是植物免疫研究的里程碑事件”。

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