中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员何祖华团队揭示了一条全新的植物基础免疫代谢调控通路：水稻广谱抗病NLR免疫受体蛋白通过保护初级防卫代谢通路免受病原菌攻击，协同整合植物基础抗病性（PTI）和专化性抗性（ETI）两层免疫系统，赋予水稻广谱抗病性的新机制。12月16日，研究成果在线发表于《自然》。
　　“NLR受体基因对于农作物广谱抗病育种发挥重要作用，而如何发掘并应用广谱抗病NLR基因是目前农作物抗病育种的主要技术瓶颈。”何祖华告诉《中国科学报》，探索免疫受体尤其是广谱抗病的NLR受体如何在与病原菌的“军备竞赛”中，通过增强植物的防卫代谢以获得广谱抗病性，一直是植物病理和农作物育种领域的重要科学难题。
　　何祖华团队综合运用植物病理、分子生物学和生物化学等实验技术平台，鉴定到一个新的水稻免疫调控蛋白PICI1，并进一步揭示了一条全新的植物防卫代谢通路——PICI1通过增强蛋氨酸合酶的蛋白稳定性，强化蛋氨酸合成，促进防卫激素乙烯的生物合成，从而调控水稻的PTI。有意思的是，病原菌通过分泌毒性蛋白直接降解PICI1，抑制水稻的基础抗病性，使之有利于病原菌的入侵。
　　研究人员发现，水稻进化产生的广谱抗病NLR受体可以通过抑制病原菌毒性蛋白与PICI1的互作，保护并加强PICI1的功能，进而激活更多的防卫化学物质（蛋氨酸—乙烯）合成，以获得广谱抗病性。
　　何祖华表示，这是一个典型的植物—病原菌“军备竞赛”研究范例，而防卫代谢“PICI1—蛋氨酸—乙烯”途径作为植物和病原菌争夺的重要“化学装备”，对于植物获得广谱抗病的“全面胜利”起着至关重要的作用。
　　此外，该团队通过对3000份水稻品种的基因组数据进行分析，挖掘到PICI1优异的田间抗病变异位点，为水稻抗病育种提供了新的思路和靶点。通过加强水稻“PICI1—蛋氨酸—乙烯”化学防卫代谢网络，有望达到水稻广谱持久抗稻瘟病的目的，并降低农药施用，为农业生产的可持续发展提供新策略。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04219-2
　　（原载于《中国科学报》 2021-12-17 第1版 要闻）