科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物“抗病小體” 為培育抗病植物提供新機(jī)遇

當(dāng)前，各種農(nóng)作物病蟲(chóng)害嚴(yán)重威脅到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。如何減少農(nóng)藥的大量施用，一直以來(lái)都是科學(xué)家的一塊“心頭病”。今天，清華大學(xué)植物抗病小體重大成果新聞發(fā)布會(huì)在京舉行，這項(xiàng)中國(guó)科學(xué)家的科研新成果被國(guó)外同行點(diǎn)贊，稱(chēng)為“植物免疫研究的里程碑事件”。

為培育抗病植物提供新機(jī)遇

清華大學(xué)柴繼杰團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所周儉民團(tuán)隊(duì)、清華大學(xué)王宏偉團(tuán)隊(duì)最近的聯(lián)合研究，在植物免疫研究領(lǐng)域取得歷史性的重大突破。此項(xiàng)成果填補(bǔ)了人們25年來(lái)對(duì)植物抗病蛋白認(rèn)知的巨大空白，將為研究其它抗病蛋白提供范本。

合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)由抗病蛋白組成的抗病小體，并解析了其處于抑制狀態(tài)、中間狀態(tài)及五聚體活化狀態(tài)的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，從而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子機(jī)制，為將來(lái)更好利用抗病蛋白培育抗病植物提供了新機(jī)遇。以上三個(gè)團(tuán)隊(duì)科學(xué)家聯(lián)合研究的成果，定于4月5日以?xún)善L(zhǎng)文的形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Science《科學(xué)》上。

在Science雜志同期專(zhuān)文評(píng)述中，國(guó)際植物抗病研究權(quán)威科學(xué)家美國(guó)科學(xué)院院士Jeffery Dangl和英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、美國(guó)科學(xué)院院士Jonathan Jones對(duì)這一重大突破性成果給予高度評(píng)價(jià)：“首個(gè)抗病小體的發(fā)現(xiàn)，為植物如何控制細(xì)胞死亡和免疫提供了線索”“顯著推進(jìn)了人們對(duì)植物免疫機(jī)制的認(rèn)識(shí)”“打開(kāi)了多個(gè)開(kāi)拓性研究方向”。《植物學(xué)報(bào)》同時(shí)發(fā)表國(guó)際著名植物抗病專(zhuān)家Xin Li(李昕)等人題為《開(kāi)啟防御之門(mén)：植物抗病小體”》專(zhuān)文評(píng)述，認(rèn)為該項(xiàng)成果“完成了植物NLR蛋白復(fù)合物的組裝、結(jié)構(gòu)和功能分析，揭示了NLR作用的關(guān)鍵分子機(jī)制，是植物免疫研究的里程碑事件”。

將大大減少化學(xué)農(nóng)藥的施用

抗病蛋白被發(fā)現(xiàn)及在植物育種中大量應(yīng)用已有二十多年，但人們對(duì)其發(fā)揮作用的分子機(jī)制仍不清楚。

在實(shí)際生活中，為了減少損失，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不得不大量施用化學(xué)農(nóng)藥，但這又對(duì)環(huán)境、人類(lèi)健康、和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在保護(hù)作物的同時(shí)，減少化學(xué)農(nóng)藥的施用，成為擺在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和科學(xué)家面前的一道難題。

科學(xué)家認(rèn)為，解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，就存在于植物細(xì)胞中：植物細(xì)胞內(nèi)數(shù)目眾多的抗病蛋白。這些蛋白發(fā)現(xiàn)病菌后，迅速啟動(dòng)植物防衛(wèi)反應(yīng)，殺死病菌，從而保護(hù)植物免受侵害。利用抗病蛋白，設(shè)計(jì)新型抗病蟲(chóng)育種，將大大減少化學(xué)農(nóng)藥的施用。

中國(guó)科學(xué)家對(duì)于抗病蛋白高分辨度結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的解析，將為設(shè)計(jì)抗廣譜、持久的新型抗病蛋白，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)奠定核心理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 植物 抗病小體