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调控水稻先天免疫力的新基因被克隆,揭秘稻瘟病抗性如何被触发

发布日期:2019-09-06 11:25:00   发稿人:安徽省科学技术厅网    来源:科技日报    阅读:

稻瘟病是世界上最具破坏性的水稻病害之一。水稻往往依靠自身免疫系统抵御病原物的入侵,但是到底是什么物质触发了水稻抗性的“闸门”开关,又是什么物质发挥了“哨兵”的作用,传递了入侵信号?近日,南京农业大学万建民院士团队成功克隆出调控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9,并且揭示了该基因影响水稻苗期稻瘟病抗性的分子机制,相关研究成果在线发表在国际权威学术期刊Cell Research(《细胞研究》)上。

在植物免疫反应过程中,植物通过细胞膜上的受体“识别”病原相关分子,从而激活一系列的抗性反应,文章共同第一作者、南京农业大学王家昌博士表示,细胞质中钙离子浓度的瞬时上升是植物免疫反应的早期重要“信号灯”,通过向防御系统发出敌人入侵的信号,从而启动一系列的防御机制。但是,钙离子到底是通过什么“闸门”迅速汇聚,又是什么触发了这一关键“闸门”的开关,一直以来未被揭示。

南京农业大学万建民院士团队通过突变体鉴定、遗传分析和基因定位等方法,成功克隆了新基因OsCNGC9,其编码的环核苷酸门控离子通道蛋白9能够“传输”钙离子流,研究还发现,与抗性机制相关的类受体激酶OsRLCK185能够与OsCNGC9相互作用,并通过磷酸化修饰改变其通道活性,过量表达OsCNGC9可显著提高水稻的PTI反应和苗期稻瘟病抗性。

文章通讯作者、万建民院士打了个生动的比喻,这一系列的过程犹如一场“军备演练”:“哨兵”触发开关、“闸门”随之开启、“卫兵”大量汇聚、释放重要信号、系统投入战斗。此前研究者们只是看到了“信号灯”,对于之前的“闸门”和“哨兵”如何发挥作用知之甚少。他向记者解释,首先,植物通过细胞膜上的受体PRR识别病原相关分子,PRR发挥的是“传令兵”的角色,接着,类受体激酶OsRLCK185充当了一个称职的“哨兵”,它触发了关键“闸门”OsCNGC9的开关,“闸门”一开,钙离子便能迅速集结形成“信号灯”,紧接着“卫兵”进行一系列的免疫反应。

该研究建立了一条从病原识别到钙通道激活的免疫信号传导途径,揭示了OsCNGC9在介导细胞质钙离子升高和水稻抗病中的作用,为水稻抗稻瘟病育种提供了重要的材料和理论基础。中科院植生所和中科院遗传所也参与了部分研究工作。