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抗病小体揭示植物免疫秘密(美丽中国·热点)

  周俭民团队和柴继杰团队的早期合作发现了植物与细菌攻防的线索,并提出了植物与病原细菌间攻防的“诱饵模型”;周俭民团队进一步发现了一系列新的实验证据,完善了这个模型。

  抗病蛋白工作原理的神秘面纱正一点点被掀开。

  传统抗病分子育种,首先需要筛选抗病种质资源,然后将其中的抗病基因通过传统杂交方式导入优良品种中去。周俭民说:“这种方式存在的问题就是育种周期长,抗普窄,赶不上病虫变异的速度。所以,抗病品种经常是还在生产过程中就很快失去了抗病作用。”

  紧接着,联合团队又揭示了抗病小体的工作机制。比如,抗病小体形成后通过一个死亡开关,直接在细胞质膜上发出自杀指令,很可能是植物细胞死亡和免疫的执行者。

  尽管抗病蛋白结构的网页游戏私服推荐多年未有突破,但各国科学家仍坚持不懈。柴继杰团队和周俭民团队十几年来长期合作,一直以此为主攻方向。

  “植物细胞表面有许多受体,它们是植物的第一道防线,一般能识别出细菌,并调动细胞内的防御系统来抵抗它。但狡猾的细菌可不会轻易投降,而是会向植物细胞内分泌毒性蛋白,利用特殊化学反应精准破坏植物防御系统的关键蛋白。”周俭民说,不过,也别太担心,植物在长期的斗争中变得更加高明,进化出由抗病蛋白和诱饵蛋白组成的第二道防线,欺骗细菌的毒性蛋白,等毒性蛋白破坏诱饵蛋白时,会迅速激活抗病蛋白。

  因此,要想提升植物自身的免疫力,首先必须得搞清楚抗病蛋白的工作原理和机制。然而,这项工作十分困难。从25年前首个抗病蛋白被发现到现在,人们仍然没能揭示其中的奥秘。


  周俭民说:“结构研究发现,抗病蛋白ZAR1被细菌蛋白AvrAC激活后,组装成含3个亚基共15个蛋白的环状五聚体蛋白机器,我们把它命名为抗病小体。”

  农作物病害是农业生产的巨大威胁。以往,大量施用化学农药又带来了农业面源污染。能否在保护作物的同时,少打药或不打药?

  

  好成绩的取得,是积极推广实施生物、物理防治等绿色防控措施,科学使用农药的结果。其中,抗病分子育种就是一个主要绿色防控手段。此次抗病小体的发现,也将会极大推动传统抗病分子育种方式的改进升级。

  日前,清华大学柴继杰团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民团队和清华大学王宏伟团队联合在植物免疫研究领域取得历史性重大突破,发现了首个“抗病小体”,并成功解析其作用机理,为研究植物如何控制细胞死亡和免疫提供了重要线索。该成果于北京时间4月5日在国际权威学术期刊《科学》发表。

  中科院院士李家洋认为这项成果不仅在科学认知上取得了重大的突破,同时也在农业生产上具有广泛的应用前景。

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