上海科学家在《自然》期刊发表论文 破解水稻免疫机制“紧箍圈”

  记者 黄海华
  水稻是我国的主粮。有意思的是，促进水稻营养吸收、生长的丛枝菌根菌与对水稻造成毁灭性病害的稻瘟病菌均属于真菌，细胞表面都覆盖着一种名为“几丁质”的物质。水稻区分“有益”还是“有害”微生物的关键，在于“长短有别”。短链几丁质可作为共生信号，而长链几丁质会触发抗病免疫反应。但这需要“监管”，若引发过度免疫反应，会阻碍共生关系。水稻如何有效调控，长久以来一直是科研界尚待揭晓的谜团。
  北京时间5月15日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队、张余团队以及何祖华团队在国际学术期刊《自然》发表论文。历时8年，他们在水稻免疫机制研究上取得重大突破，为深入理解植物如何巧妙使用免疫系统这把“双刃剑”来寻求“平衡点”奠定理论基础。
  水稻细胞表面的关键受体蛋白OsCERK1能辨别免疫信号或共生信号。在建立互惠互利的共生关系时，大量短链几丁质会被释放，作为信号通知植物。而病原菌则会极力避免几丁质的泄露，尤其是长链几丁质，以免被植物识别并激活免疫反应。
  王二涛介绍，在无病原菌侵染的时期，一种名为OsCIE1的调控蛋白像“紧箍圈”一样，抑制OsCERK1的活性，防止免疫过度激活。当水稻面临病原菌入侵时，这一调控蛋白限制OsCERK1的能力被抑制，从而解除束缚。此时，免疫信号通路被OsCERK1激活，植物免疫反应启动，抵抗病原菌的侵染。研究团队利用结构生物学方法，精确鉴定了影响“紧箍圈”松紧的关键位点。当这一位点被磷酸化修饰时，OsCERK1就可展现其威力，积极抵御外敌。OsCERK1控制菌根共生的建立，还能协助水稻更高效地吸收磷、氮等关键营养物质，从而减少氮肥使用。