作物病虫害是农业生产的主要制约因素,威胁我国食物平安。数目众多的抗病卵白通过感知病原菌的存在,迅速启动防卫反映、珍爱植物免受损害,是农作物稳产高产的主要保障。然而,抗病卵白的要害作用机制多年来一直是困扰植物抗病领域的重浩劫题。中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员周俭民课题组与清华大学研究组前期相助发现,抗病卵白ZAR1在体外激活后能够组装成一个五聚体的复合物,并命名为抗病小体(Wang et al. Science , 364, pii: eaav5868. 2019;Wang et al. Science , 364, pii: eaav5870. 2019);通过结构生物学剖析,示意ZAR1抗病小体很可能通过在细胞膜上成孔,激活免疫反映和细胞殒命,但尚不清晰ZAR1抗病小体是否真的在植物细胞膜上成孔,以及成孔后若何激活下游防卫反映和细胞殒命。剖析这一机制对熟悉植物免疫系统具有主要理论意义。

5月12日,《细胞》(DOI:10.1016/j.cell.2021.05.003)在线揭晓了题为 The ZAR1 resistosome is a calcium-permeable channel triggering plant immune signaling 的研究论文。遗传发育所周俭民、研究员陈宇航和何康敏与清华大学教授柴继杰团队通过植物免疫学、膜生物学、单分子成像和结构生物学等多学科交织相助,说明晰ZAR1抗病小体的生化功效,展现了抗病卵白激活下游免疫反映的分子机制。研究发现,ZAR1抗病小体可直接插入脂膜,施展 Ca2+ 离子通道作用。在植物细胞中,激活后的ZAR1卵白在植物细胞膜上形成五聚体复合物,并促进 Ca2+ 离子内流。

研究效果展现了ZAR1抗病小体作为 Ca2+ 离子通道,激活免疫反映和细胞殒命的机制。抗病小体作用机制的剖析,对设计抗广谱、持久的新型抗病卵白,生长绿色农业具有指导意义。审稿人以为,“这些主要发现将改变学界匹敌病卵白触发细胞殒命的熟悉”,“行使全内反射荧鲜明微镜(TIRF)实时跟踪定位于细胞膜的抗病小体令人振奋,这将促进一些偕行开展类似研究”。

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周俭民组博士毕国志、陈宇航组博士苏敏和何康敏组博士李楠为论文的配合第一作者,周俭民、陈宇航、何康敏和柴继杰为论文的配合通讯作者,北京师范大学教授李杰捷也介入了部门研究。研究事情获得国家自然科学基金和国家重点研发设计项目的资助。

模式图:显示定位于质膜的抗病小体通过其阳离子通道活性激活钙离子流和免疫反映(Bi et al. Cell, 2021)

泉源:中国科学院遗传与发育生物学研究所
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