第十二届全国功能基因组学高峰论坛报名开启
还在担心作物免疫力不够强?别慌!植物免疫系统的“功能升级包”已经送达。最新研究告诉我们,只要将植物胞内核苷酸结合结构域和富含亮氨酸重复序列受体蛋白(Nucleotide-binding domain, Leucine-rich repeat containing Receptors, NLRs)中的感受型NLR(Sensor)和辅助型NLR(Helper)一起打包转移,植物免疫力就能实现“跨界输出”,从此走上植生巅峰!
植物生病不是小事,每年全球粮食减产超过30%,长此以往,饭碗都要被病原菌撬走了!科学家早就想靠“借基因”来提升植物免疫能力,比如把一种植物的抗病基因挪到另一种植物上,但实际效果嘛……说多了都是泪,做多了只剩累。这事卡到底在哪儿呢?原来NLR免疫基因有点“认生”,不同植物间“频率对不上”,俗称“水土不服”,这在学术圈有个高冷术语,叫“受限的分类群功能性”(Restricted Taxonomic Functionality, RTF),即NLRs跨科(interfamily)转入远缘物种后常出现抗病功能丧失。
最近,JIPB上线了一篇由中国热科院甘蔗中心主任阙友雄研究员和美国南卡罗来纳大学傅正擎教授联袂操刀的评论文章,标题就很硬核:《Expanding functionalities of immune receptors through simultaneous transfer of sensor and helper NLRs》。这篇文章评述了中国农大郭海龙教授团队发在《Cell》上的重磅研究《Interfamily co-transfer of sensor and helper NLRs extends immune receptor functionality between angiosperms》——一句话总结就是:“别让Sensor单打独斗,配上Helper才是王道!”
研究团队发现:在水稻和大豆的原生质体中,单独一个NLR上阵?对不起,免疫系统压根不开机。神奇的是,当感受型NLR(比如Bs2或Rpi-amr1)和特定的NRC类“辅助搭子”一起上场时,就能诱导细胞程序性死亡——没错,就是那个植物专属的“自爆式”免疫反应(图1A)。
他们还在拟南芥身上验证了这一招(图1B),效果一样惊艳,说明这套策略不是“亲戚间串门”,而是跨科属的真正“通用接口”!
更狠的是,他们把这个“感受-辅助”组合导入到水稻品种“中花11”里,结果出乎意料地好!同时表达Bs2与NbNRC3或NbNRC4的水稻,直接满血复活,严防死守,硬是防住了细菌性条斑病元凶Xoc(图1C)!而且——重点来了——没!有!副!作!用!植株正常生长,完全没有“免疫负担”这回事。
更妙的是,AvrBs2等效应蛋白在多种黄单胞菌中都非常保守,这就意味着,未来这套组合技,可能还能打通甘蔗、木薯等作物“副本”,从细菌杀到病毒、真菌、线虫,这都不是梦。
俗话说“不总结,就只是经历而不是经验”。文末了,又到总结时:
·植物免疫需要感受型NLR和辅助型NLR“强强联手”;
·搭配对了,“跨物种转基因不灵”的顽疾迎刃而解;
·新策略不仅抗病强,还不影响产量,科研和应用两开花!
谁说植物免疫不能“内外兼修”?Du等人这波操作,简直是作物防病界的“王炸组合”!农作物病害的绿色防控?指日可待!多物种间的分子设计育种?梦想照进了现实。
图1. 跨科属转导感受型与辅助型NLR可在远缘作物中赋予效应子触发的免疫反应
热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院甘蔗研究中心/热带生物技术研究所/三亚研究院阙友雄研究员和美国南卡罗来纳大学生物科学系傅正擎教授为该论文共同通讯作者;中国热带农业科学院甘蔗研究中心王东姣助理研究员为第一作者,吴期滨副研究员为共同作者;河南农业大学农学院王道文教授为共同作者。该评述文章得到了美国国家自然科学基金(IOS-2207677)、热带作物生物育种全国重点实验室科研项目(NKLTCB-HZ04)和中央级公益性科研院所基本科研业务费(1630052025021)的资助。
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