金鳳 科技日報通訊員 許天穎
稻瘟病是世界上最具破壞性的水稻病害之一。水稻往往依靠自身免疫系統抵禦病原物的入侵，但是到底是什麼物質觸發了水稻抗性的「閘門」開關，又是什麼物質發揮了「哨兵」的作用，傳遞了入侵信號？近日，南京農業大學萬建民院士團隊成功克隆出調控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9，並且揭示了該基因影響水稻苗期稻瘟病抗性的分子機制，相關研究成果在線發表在國際權威學術期刊Cell Research（《細胞研究》）上。
OsCNGC9調控植物免疫反應的分子機制
在植物免疫反應過程中，植物通過細胞膜上的受體「識別」病原相關分子，從而激活一系列的抗性反應，文章共同第一作者、南京農業大學王家昌博士表示，細胞質中鈣離子濃度的瞬時上升是植物免疫反應的早期重要「信號燈」，通過向防禦系統發出敵人入侵的信號，從而啟動一系列的防禦機制。但是，鈣離子到底是通過什麼「閘門」迅速匯聚，又是什麼觸發了這一關鍵「閘門」的開關，一直以來未被揭示。
南京農業大學萬建民院士團隊通過突變體鑑定、遺傳分析和基因定位等方法，成功克隆了新基因OsCNGC9，其編碼的環核苷酸門控離子通道蛋白9能夠「傳輸」鈣離子流，研究還發現，與抗性機制相關的類受體激酶OsRLCK185能夠與OsCNGC9相互作用，並通過磷酸化修飾改變其通道活性，過量表達OsCNGC9可顯著提高水稻的PTI反應和苗期稻瘟病抗性。
文章通訊作者、萬建民院士打了個生動的比喻，這一系列的過程猶如一場「軍備演練」：「哨兵」觸發開關、「閘門」隨之開啟、「衛兵」大量匯聚、釋放重要信號、系統投入戰鬥。此前研究者們只是看到了「信號燈」，對於之前的「閘門」和「哨兵」如何發揮作用知之甚少。他向記者解釋，首先，植物通過細胞膜上的受體PRR識別病原相關分子，PRR發揮的是「傳令兵」的角色，接著，類受體激酶OsRLCK185充當了一個稱職的「哨兵」，它觸發了關鍵「閘門」OsCNGC9的開關，「閘門」一開，鈣離子便能迅速集結形成「信號燈」，緊接著「衛兵」進行一系列的免疫反應。
該研究建立了一條從病原識別到鈣通道激活的免疫信號傳導途徑，揭示了OsCNGC9在介導細胞質鈣離子升高和水稻抗病中的作用，為水稻抗稻瘟病育種提供了重要的材料和理論基礎。中科院植生所和中科院遺傳所也參與了部分研究工作。