局座召忠2024年11月14日发布:为农作物防治疾病 上海科学家发现植物免疫激活新机制 两项成果“背靠背”登上国际顶刊

图说：何祖华院士团队在田间试验 来源/中国科学院分子植物卓越中心（下同）

对于国际顶尖学术期刊《科学》（Science）来说，同一天“背靠背”发表来自一家科研单位的两篇重磅成果，在植物领域还是挺罕见。

对一个14亿人口大国来说，保障粮食供给事关国家安全和发展大局。可近年来，病虫害频繁暴发造成作物减产和品质下降，大量使用化学农药不仅有害绿水青山，更威胁人类健康。发掘广谱持久抗病基因，培育广谱抗病品种，鞭策着植物科学家不断前行。

北京时间今天（8日）凌晨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队与万里研究员团队的成果同时登上《科学》，以“背靠背”形式在线发表。

图说：两篇论文的第一作者合影

就好比人生病，要是一种病毒感染，容易治；可要是多种病毒感染，就困难了。农田作物也一样，其病害发生复杂多变，往往是多种病害混合发生，而作物对不同病害的抗性机制又存在交叉互作。

与何祖华院士团队合作的浙江大学教授邓一文指出，提高作物对多种病原菌的广谱抗性，是农业生产急需解决的重大需求，也是植物免疫领域的前沿课题。

一个早在2010年就发现的水稻免疫抑制基因rod1，一直没离开过团队的视野。“rod1基因突变会引起活性氧积累，产生免疫自激活表型，显著提高水稻对多个病原菌如稻瘟病、白叶枯病和纹枯病的抗性，可对于rod1抑制免疫激活的信号通路一直没搞清。”邓一文告诉记者。

功夫不负有心人。头顶烈日，脚踩黄泥，在大田和实验室的奔波中，研究团队获得了18个rod1感病抑制子株系，并通过基因克隆和全基因组测序分析，发现这些抑制子的具体基因突变情况。

图说：ROD1-OsTIR-EPA介导的免疫反应作用模型

若用《西游记》来打比方，正常情况下rod1像五指山上的“六字符贴”，压着OsTIR蛋白；而当病原菌侵染水稻或rod1功能缺失时，压在OsTIR蛋白上的“符咒”就被解开，产生了对多种病原菌的广谱抗性。“这项研究对基础科研和育种应用都有启发。”邓一文表示，团队提出了国际领先的作物广谱抗病理论，同时也为广谱抗病新品种的培育提供新靶标。

“大大推动了对植物免疫过程的认识”“是一个非常漂亮的工作”……国际同行也对研究团队的成果赞不绝口。

无独有偶，万里团队发现植物细胞内感受器的TIR蛋白可生成小分子2’cADPR，可提高植物的抗病性。“利用2’cADPR处理植物即可诱导强抗病性，实现了在没有特定病原菌侵染的情况下人为可控地激活植物的强免疫反应。”万里解释。

图说：TIR蛋白产生2’cADPR并被转化为pRib-AMP诱导EPA复合体激活植物免疫反应

万里团队的这一发现为发展绿色农业提供了一种能够激发农作物广谱抗病性的新型“生物农药”，如果用无人机喷洒2’cADPR在叶片上，或能有效替代化学农药，减少对生态环境的负面影响。此外，这一研究还揭示了植物和细菌免疫通路交互的分子机理。

“两项研究成果共同揭示了一个在水稻和拟南芥中都保守存在的免疫激活新机制，对促进我国农业绿色可持续发展，维护生态环境，保障粮食安全具有重要意义。”中国科学院分子植物卓越中心党委副书记（主持工作）、副主任张余研究员指出。

值得一提的是，两篇论文的第一作者中，都出现了徐炜莹的名字。她所起到的是“中间桥梁”的重要作用——看清分子结构。张余说，结构生物学能帮助科学家“眼见为实”，看到解析的结构能帮助科研人员真正理解在植物身上发生了什么。目前，中心已有五支结构生物学团队提供科研支撑。

“团队间有过交流，但没想到这么巧，能在同一天发表。‘背靠背’的形式也提升了科研成果的关注度和影响力，非常高兴！”万里表示。

邓一文则透露，下一步团队还会盯住相关蛋白，来看看在另一种农作物玉米里，是否依旧具有广谱的抗病性。

新民晚报记者 郜阳