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西湖大學(xué)團(tuán)隊(duì)揭示植物免疫系統(tǒng)精細(xì)調(diào)控機(jī)制

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記者2月13日從西湖大學(xué)獲悉,該校未來(lái)產(chǎn)業(yè)研究中心、生命科學(xué)學(xué)院柴繼杰團(tuán)隊(duì)首次揭示了雙子葉植物中TNL類(lèi)抗病蛋白產(chǎn)生的免疫信號(hào)分子,通過(guò)結(jié)合并改變下游復(fù)合物蛋白的形態(tài)結(jié)構(gòu),進(jìn)而激活輔助蛋白的分子機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了科學(xué)家對(duì)植物免疫系統(tǒng)的理解,也為未來(lái)開(kāi)發(fā)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的抗病作物品種提供了重要的理論依據(jù)。相關(guān)研究成果日前在線刊發(fā)在《自然》期刊。sQP即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“植物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,長(zhǎng)期與病原微生物共存并進(jìn)化出了復(fù)雜的免疫系統(tǒng)。”柴繼杰解釋道,植物的免疫系統(tǒng)分為兩道防線:第一道是位于細(xì)胞膜上的模式識(shí)別受體,其能夠廣泛識(shí)別病原菌的保守分子模式,啟動(dòng)廣譜性免疫反應(yīng);第二道是位于細(xì)胞內(nèi)的核苷酸結(jié)合和富含亮氨酸重復(fù)受體,其能夠特異性識(shí)別病原菌分泌的效應(yīng)蛋白,啟動(dòng)更為強(qiáng)烈的免疫反應(yīng),例如局部細(xì)胞死亡以限制病原菌擴(kuò)散。sQP即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

柴繼杰團(tuán)隊(duì)此次觀測(cè)的抗病蛋白屬于第二道防線?!癟NL類(lèi)抗病蛋白是雙子葉植物中一類(lèi)重要的免疫蛋白,能夠感知病原菌入侵并啟動(dòng)免疫反應(yīng)。”柴繼杰介紹,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)病原菌突破植物的第一道防線后,TNL蛋白會(huì)被特定的效應(yīng)因子激活進(jìn)而聚合成四聚化的“抗病小體”,并產(chǎn)生多種免疫信號(hào)分子。這些信號(hào)分子能夠與特定復(fù)合物結(jié)合,使復(fù)合物蛋白的構(gòu)象發(fā)生變化,進(jìn)而激活下游的輔助蛋白。sQP即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)冷凍電鏡技術(shù)解析了與輔助蛋白結(jié)合的復(fù)合物結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)這個(gè)三元復(fù)合物(ESA)能夠進(jìn)一步寡聚化,形成具有鈣離子通道活性的“抗病小體”,從而引發(fā)植物受侵染部位的組織壞死(超敏反應(yīng)),以限制病原菌的擴(kuò)散。此外,研究還發(fā)現(xiàn)另一類(lèi)被激活的輔助蛋白在免疫調(diào)控中扮演了“剎車(chē)”角色。它們通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合感應(yīng)了免疫信號(hào)的特定復(fù)合物,來(lái)抑制ESA介導(dǎo)的植物免疫反應(yīng),確保植物在抵抗病原菌的同時(shí)維持正常生長(zhǎng)。sQP即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

“這一發(fā)現(xiàn)揭示了植物免疫系統(tǒng)的精細(xì)調(diào)控機(jī)制,為防治植物病蟲(chóng)害提供了詳細(xì)靶標(biāo)和專(zhuān)業(yè)依據(jù)??茖W(xué)家有望據(jù)此對(duì)植物免疫系統(tǒng)進(jìn)行更精細(xì)化的調(diào)控,開(kāi)發(fā)出具有更高抗病能力且高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物,來(lái)進(jìn)一步助力解決糧食安全問(wèn)題?!辈窭^杰表示。sQP即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com

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