继Science、Nature和Cell子刊后，中科院院士团队在同一研究上再发顶级期刊（IF=18.8），取得水稻抗病的重要进展
学术
2025-01-11 23:56
法国
水稻作为全球近半数人口的主食，其稳定生产对于确保世界粮食安全至关重要。由真菌Magnaporthe oryzae导致的稻瘟病是影响水稻最严重的病害，位列农作物十大真菌病害之首。这种病害在我国及世界各地的稻田中频繁出现，可引起大幅度减产，严重情况下产量损失可达40%-50%，甚至完全失收，成为限制水稻生产的重大因素和威胁全球粮食安全的重要隐患。研究表明，NLR蛋白在植物免疫调节中扮演关键角色，因此在分子抗病育种中被广泛应用。然而，关于NLR介导的免疫激活和抗病信号转导的具体机制仍不清楚。2024年12月9日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士研究组联合云南大学刘军钟研究组合作在Science Bulletin上在线发表题为“A PRA-Rab trafficking machinery modulates NLR immune receptor plasma membrane microdomain anchoring and blast resistance in rice”的研究论文，揭示了PIBP4-Rab5a转运机器参与调控NLR蛋白PigmR在细胞膜特定区域的聚集，并发现PigmR能激活这些区域内的OsRac1蛋白，促进活性氧的生成，从而增强水稻对稻瘟病的抵抗力。此前，何祖华研究组已经确定了一个源自中国地方品种的广谱持久抗稻瘟病位点Pigm，并解析了它如何平衡抗病性和产量的机制（Science, 2017），以及Pigm中的NLR受体蛋白PigmR与RRM转录因子相互作用以激活下游免疫反应的方式（Molecular Cell, 2019）。此外，还发现了PigmR通过保护免疫代谢路径不受病原攻击来协调植物PTI和ETI，赋予水稻广泛的抗病性（Nature, 2021）。此次研究进一步探讨了PigmR的下游信号传导机制，发现了异戊二烯化Rab GTPase受体家族成员PIBP4能够与PigmR相互作用，且敲除PIBP4会削弱PigmR介导的稻瘟病抗性。研究还指出，小G蛋白OsRab5a也与PigmR相互作用并同样影响其抗病效果。研究表明，PIBP4和OsRab5a均参与囊泡运输过程，它们的存在对于维持PigmR在细胞膜微区的定位及其对抗稻瘟病的能力至关重要。这一发现不仅丰富了我们对抗病信号网络的理解，也为未来的植物抗病分子育种提供了新的视角和目标。这是继之前发表于Science、Molecular Cell和Nature之后，该实验室在PigmR研究领域的又一重要成果。图：PIBP4-OsRab5a转运机器调控PigmR介导的植物免疫模型。中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后梁迪、已毕业博士生杨冬勇、云南大学生命科学中心博士研究生李泰和朱喆为该论文的共同第一作者，何祖华院士和刘军钟研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了农业生物育种国家重大科技专项、中国科学院先导项目、国家自然科学基金委、科技部重点研发计划、博士后创新人才支持计划、云南省兴滇英才支持计划、云南省科技厅研究项目等的资助。![]()
