“哨兵”触发稻瘟病抗性关键“闸门”开关，万建民院士团队揭示水稻稻瘟病抗性分子机制

交汇点讯 稻瘟病严重危害水稻产量和品质，是世界范围内最具破坏性的水稻病害之一，水稻依靠自身免疫系统抵御病原物的入侵，但是在这其中，到底是什么物质触发了水稻抗性的“闸门”开关，吹响了作物抵御的“集结号”号；又是什么物质发挥了“哨兵”的作用，传递入侵信号？近日，这一难题被南京农业大学万建民院士团队攻克，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》）。

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告诉记者，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。但在，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，该基因能够介导钙离子流，研究还发现，与抗性机制相关的类受体激酶OsRLCK185能够与OsCNGC9互作，并通过磷酸化修饰改变其通道活性，过表达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、万建民院士给记者打了个生动的比喻，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，揭示了环核苷酸门控离子通道蛋白9（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。

据了解，植物界对于“钙离子通道”的重要作用非常重视，但是其机制机理的揭示往往需要依靠多领域的知识积累和多平台的协同攻关。近年来，万建民院士团队围绕这块“硬骨头”进行着坚持不懈的探索，2017年，团队克隆的OsCNGC13是水稻中首个编码CNGC钙通道的基因，证实了花柱组织、钙离子等对于水稻花粉管生长的重要性，为理解水稻花粉管生长和水稻结实率的相关调控通路提供了全新视角。

此次克隆的新基因OsCNGC9是CNGC家族的又一成员，其在介导细胞质钙离子升高、水稻抗病中发挥着关键“闸门”的作用。研究的顺利完成离不开多个科研机构与平台的协同攻关，南京农业大学与中国农业科学院作物科学研究所全面合作，中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所等单位积极参与，研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目的资助。

交汇点记者 王拓 通讯员 许天颖

编辑: 张宣