研究发现植物免疫系统监控病毒的全新机制

       作者: 金凤 许天颖 张臻玮

       植物的抗病基因是病虫害防控最经济也最高效的手段，但植物是如何识别病原微生物、激活植物自身的免疫系统的，是植物病理学领域的核心科学问题。12月15日，国际权威学术期刊《自然》在线发表的一项研究揭示了植物与病毒间是如何开展抗病“攻防战”的。南京农业大学植物保护学院陶小荣教授首次揭示了植物免疫受体监控病毒靶向激素受体的全新机制，即病毒攻击植物激素受体时，植物会启动一种免疫受体模拟受攻击的激素受体，从而识别病毒、并激活免疫反应。

       “这项研究清晰地解析了病毒与作物之间的作用机理和植物抗病的机制，为植物免疫学研究提供了新的思路，也为后续应用，例如生物育种，提供了理论基础和技术路径。”中国工程院院士康振生评价说。

       在植物细胞的防御体系中，激素信号系统在抵御病毒等病原微生物的侵染中发挥重要作用，其中激素受体是激素信号启动的关键开关。病毒通过攻击生长素等激素受体，进而抑制多种植物激素介导的抗病性。

       免疫受体也是植物抗病系统启动的关键开关。南农大植物病毒学团队在此次研究中发现，当激素受体被攻击，辣椒会迅速启动免疫系统，通过该系统的免疫受体以“瞭望塔”的方式监测敌情，并且进化出一种与激素受体一模一样的结构，引诱病毒对其发起类似攻击，进而顺利激活免疫通路歼灭病毒。

       “具体来说，我们发现NLR免疫受体是触发植物防御系统的核心开关。”陶小荣介绍，没有病毒的时候，NLR免疫受体这个“开关”处于关闭状态，这时植物的抗病性不启动；当病毒入侵时，NLR免疫受体感知到效应蛋白，“开关”就会打开，转换成另外一种状态，这种状态就能启动下游一系列抗病反应。

       陶小荣介绍，激素介导的抗病是一种基础抗病性，是一种比较弱的抗性。NLR免疫受体蛋白介导的抗病性则是非常强烈持久的抗病，可以有效灭除病原菌，这为作物抗病的生产应用提供了广阔前景。

       病毒侵染的植物有很多，此次研究发现的抗病基因存在于辣椒体内，“我们也在考虑这类抗病基因在其他作物身上是否也能发挥作用，同时挖掘对其他植物病毒具有广谱作用的抗病基因。另外，我们也将进一步解析植物免疫受体如何激活植物抗性，并最终将病毒消灭。把植物免疫系统的这些机制搞清楚了，有利于我们发展出更好的植物抗病毒技术。”陶小荣说。

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