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    科學家揭示植物抗病性與繁殖力平衡機制

    所屬分類:時事聚焦    發布時間: 2021-10-08    作者:西安新巨力流體工程
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    近日,中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華研究團隊在《細胞》在線發表論文,揭示了水稻鈣離子感受器ROD1精細調控水稻免疫,從而降低水稻因廣譜抗病引發的生存代價,平衡水稻抗病性與生殖生長和產量性狀。

    水稻是我國重要的糧食作物之一。但近年來,水稻病蟲害發生情況嚴重,對我國農業生產和糧食安全構成嚴重威脅。但高抗的水稻品種往往生長發育受到限制,導致產量降低。那么,如何在提高水稻抗病性的同時不影響其產量性狀,維持好植物抗病與生長發育的平衡?此外,面對病原菌的不斷進化,如何讓植物的免疫屏障有效抵御不同病原菌的反復進攻?

    研究人員發現ROD1作為一個新的植物免疫抑制中樞,通過降解具有免疫活性的超氧分子(ROS),從而抑制植物的防衛反應。因此,在沒有病原菌侵染時,植物的基礎免疫維持在較低水平,有利于水稻生殖生長,進而提高產量。但當病原菌侵染時,植物進化出了聰明的免疫激發新途徑:通過降解ROD1減弱其功能,保證植物在抵御病原菌時能產生有效的防衛反應,不至于迅速發病枯死,并能繁殖后代。

    另一方面,病原菌和植物長期處于“軍備競賽”的協同進化過程中。研究發現水稻稻瘟病菌會進化出模擬ROD1結構的毒性蛋白,在植物體內盜用ROD1的免疫抑制途徑,實現侵染的目的。由于植物無法逃避病原菌的侵染,因此進化出了與病原菌共同生存的策略:通過適當減弱植物的抗病能力,來保證其生長繁殖、延續后代,讓植物抗病性與繁殖力維持相對平衡的水平。這就是植物聰明的生存之道。

    “以往相關研究聚焦了鈣離子信號如何激活植物免疫的問題,但這項成果揭示了一條以鈣離子受體ROD1為核心的免疫抑制新通路,以及植物與病原菌利用蛋白質結構模擬介導的協同進化機制,為植物免疫領域研究提供重要的新啟示?!焙巫嫒A告訴《中國科學報》,該研究..說明作物能夠選擇與氣候或栽培條件相適應的免疫策略,讓植物抗病能力與生長發育即環境適應性達到..平衡。

    該研究組進一步挖掘ROD1的育種應用價值,通過對3000多種不同水稻品種的基因序列分析,發現ROD1單個氨基酸的改變可以影響其抗性和地理分布,說明作物抗病性受地域起源的選擇,豐富了作物馴化的理論基礎。(黃辛)

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