農(nóng)作物病蟲害是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，事關(guān)糧食安全。抗病蛋白作為最大的植物免疫受體家族可感知病原菌的存在，迅速啟動免疫應(yīng)答和抗病過程，是糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要保障。抗病蛋白如何激發(fā)免疫和抗病的分子機制研究是植物領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。此前研究揭示擬南芥ZAR1抗病小體形成可通透鈣離子的離子通道，通過鈣信號來激發(fā)植物免疫應(yīng)答（DOI：10.1016/j.cell.2021.05.003）。然而，抗病小體在不同植物是否具有保守的共性機制尚不清楚。

 

　　清華大學(xué)/德國科隆大學(xué)柴繼杰研究組、德國馬克斯·普朗克學(xué)會Paul Schulze-Lefert研究組與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陳宇航研究組，通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)，植物遺傳學(xué)和電生理學(xué)等多學(xué)科交叉合作，闡明了小麥Sr35抗病小體的結(jié)構(gòu)和分子機制。該研究首次揭示小麥抗病受體蛋白Sr35可被小麥桿銹病病原菌的效應(yīng)因子AvrSr35所識別而激活，并進(jìn)一步寡聚化形成抗病小體。該研究利用冷凍電鏡技術(shù)解析了Sr35抗病小體的五聚化結(jié)構(gòu)，結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)和電生理學(xué)等手段進(jìn)一步闡明了Sr35抗病受體蛋白配體識別及活化的分子機制。

 

　　研究表明，該Sr35抗病小體與之前研究的ZAR1抗病小體在三維結(jié)構(gòu)和離子通道活性具有保守的共性機制，通過形成鈣離子通道來激發(fā)免疫和抗病過程。該工作為CNL類抗病蛋白的跨物種改造及利用奠定了理論基礎(chǔ)，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有廣泛的應(yīng)用前景。此外，科研人員基于結(jié)構(gòu)研究對感病作物的非功能同源蛋白進(jìn)行精準(zhǔn)改造獲得抗病功能，這為抗病農(nóng)作物精準(zhǔn)設(shè)計提供新思路。

 

　　9月26日，相關(guān)研究成果以A wheat resistosome defines common principles of immune receptor channels為題，發(fā)表在《自然》（Nature，DOI：10.1038/s41586-022-05231-w）上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和科技部等的支持。