植物免疫新机制揭秘:保护植物免受多种病原菌侵害
前言
植物是人类生存和地球生态平衡的基石。然而,病原菌和害虫会给植物造成巨大的损失,威胁粮食安全和生态系统。因此,揭示植物免疫机制至关重要,有助于开发有效的病害防控策略。
北京时间2024年11月8日凌晨3时,国际权威学术期刊《科学》(Science)以“背靠背”形式在线发布了中国科学院分子植物科学卓越创新中心不同团队的两项重要科研成果,共同揭示了一个在不同植物中保守的植物免疫新机制。
研究一:蛋白复合体控制免疫稳态和多病原菌抗性
由中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队、张余研究员团队,复旦大学高明君研究员团队以及浙江大学邓一文教授团队合作完成的研究成果题为“A canonical protein complex controls immune homeostasis and multipathogen resistance(一个经典的蛋白复合体调控免疫稳态与多病原菌抗性)”。
该研究发现,在拟南芥、水稻和玉米等不同植物中,一个由pRib-AMP(一种小分子)和蛋白复合体EPA(由三个蛋白组成)组成的免疫复合体在植物免疫中起着至关重要的作用。
当病原菌感染植物时,pRib-AMP会大量产生并与EPA蛋白复合体结合,激活下游的免疫反应。这一激活过程是植物防御多种病原菌感染的关键步骤,包括细菌、真菌和病毒。
研究二:植物和细菌免疫信号激活细胞内免疫受体
分子植物卓越中心万里研究员团队的研究成果题为“Activation of a helper NLR by plant and bacterial TIR immune signaling(植物和细菌的免疫信号介导植物细胞内免疫受体的激活)”。
该研究揭示了植物细胞内免疫受体NLR(核苷酸结合结构域和亮氨酸重复序列)的激活机制。NLR受体负责识别病原菌蛋白,激活免疫反应。
研究发现,植物和细菌产生的TIR免疫信号可以激活一个辅助性的NLR受体,称为NLRB。激活的NLRB与其他NLR受体相互作用,放大免疫反应,进一步增强植物对病原菌的抵抗力。
意义
这两项研究成果共同揭示了一个在不同植物中保守的由pRib-AMP和蛋白复合体EPA介导的免疫激活新机制。这一机制对植物抵御多种病原菌感染至关重要,为开发新型“生物农药”靶标提供了重要依据。
生物农药是一种利用自然界微生物、动物或植物及其代谢产物来控制病虫害的方法,相对于化学农药,具有环保、安全、高效的特点。
揭示植物免疫新机制有助于开发针对EPA蛋白复合体的生物农药,通过激活植物自身免疫系统,调控免疫稳态,增强植物对病原菌的抵抗力,从而减少农药使用,促进我国农业绿色可持续发展,维护生态环境,保障粮食安全。
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