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科技日報記者 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濟也最高效的手段，但植物是如何識別病原微生物、激活植物自身的免疫系統的，是植物病理學領域的核心科學問題。12月15日，國際權威學術期刊《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“攻防戰(zhàn)”的。南京農業(yè)大學植物保護學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。
“這項研究清晰地解析了病毒與作物之間的作用機理和植物抗病的機制，為植物免疫學研究提供了新的思路，也為后續(xù)應用，例如生物育種，提供了理論基礎和技術路徑。”中國工程院院士康振生評價說。
在植物細胞的防御體系中，激素信號系統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鍵開關。病毒通過攻擊生長素等激素受體，進而抑制多種植物激素介導的抗病性。
免疫受體也是植物抗病系統啟動的關鍵開關。南農大植物病毒學團隊在此次研究中發(fā)現，當激素受體被攻擊，辣椒會迅速啟動免疫系統，通過該系統的免疫受體以“瞭望塔”的方式監(jiān)測敵情，并且進化出一種與激素受體一模一樣的結構，引誘病毒對其發(fā)起類似攻擊，進而順利激活免疫通路殲滅病毒。
“具體來說，我們發(fā)現NLR免疫受體是觸發(fā)植物防御系統的核心開關。”陶小榮介紹，沒有病毒的時候，NLR免疫受體這個“開關”處于關閉狀態(tài)，這時植物的抗病性不啟動；當病毒入侵時，NLR免疫受體感知到效應蛋白，“開關”就會打開，轉換成另外一種狀態(tài)，這種狀態(tài)就能啟動下游一系列抗病反應。
陶小榮介紹，激素介導的抗病是一種基礎抗病性，是一種比較弱的抗性。NLR免疫受體蛋白介導的抗病性則是非常強烈持久的抗病，可以有效滅除病原菌，這為作物抗病的生產應用提供了廣闊前景。
病毒侵染的植物有很多，此次研究發(fā)現的抗病基因存在于辣椒體內，“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，同時挖掘對其他植物病毒具有廣譜作用的抗病基因。另外，我們也將進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。把植物免疫系統的這些機制搞清楚了，有利于我們發(fā)展出更好的植物抗病毒技術。”陶小榮說。
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