我国科学家揭示水稻免疫激活新机制，为植物抗病育种提供新思路

近期，我国科学家在水稻免疫激活机制的研究中取得了重大突破，为植物抗病育种和病虫害防治提供了新的思路。这一成果由中国科学院分子植物科学卓越创新中心主导，结合复旦大学和浙江大学的团队合作，相关研究成果已于11月8日在线发表在国际权威学术期刊《科学》上。

植物免疫系统的两道防线

根据研究团队的介绍，植物的免疫系统可以被比喻为一道坚不可摧的防线，实际上由两道防线构成。第一道防线由细胞表面的感受器主导，这些感受器负责识别病原菌并产生基础的抗病性。病原菌常常会分泌毒性蛋白，轻易突破这道防线。第二道防线则由细胞内部的感受器引导，负责识别已经突破第一道防线的毒性蛋白，激活植物的免疫反应。这一过程可以被形象地比喻为激活了细胞内部的“抗病孙悟空”，赋予植物强大的抗病能力。

尽管第二道防线至关重要，但它的免疫反应却依赖于植物细胞中具体的感受器。寻找并鉴定新的细胞内感受器，已成为当前作物抗病育种与病虫害防治亟待解决的关键问题。浙江大学农业与生物技术学院的求是特聘教授邓一文指出，关键在于挖掘和理解这些细胞内感受器的相互作用机制。

新发现的免疫激活机制

在此项研究中，科学家基于之前所发现的水稻免疫抑制基因ROD1，进一步探索了水稻的免疫应答机制。结果表明，在水稻受到病原菌感染时，其细胞内感受器TIR蛋白会产生免疫小分子pRib-AMP，这种小分子能够激活一系列关键蛋白——OsEDS1、OsPAD4和OsADR1，形成名为EPA的免疫复合体，从而启动强有力的免疫反应，显著提升植物对多种病原菌的广谱抵抗力。

更为有趣的是，科学家们还发现，在没有病原菌感染的情况下，TIR蛋白的活性会受到ROD1蛋白的抑制，类似于“孙悟空”被“五行山”压制的情景。这种抑制机制确保了水稻正常的生长与发育，避免了不必要的免疫反应对植物造成的负面影响。

稳定性更强的新型生物农药

在免疫小分子pRib-AMP的研究中，另一个重要的发现是植物细胞中的TIR蛋白还能够生成小分子2’cADPR。这些小分子作为前体，能够有效转化为免疫小分子pRib-AMP，进一步形成免疫复合体EPA。中国科学院分子植物科学卓越创新中心的研究员万里表示，将2’cADPR人工喷洒在植物表面能够诱导植物产生强大的抗病性，实现无特定病原菌侵染情况下的免疫反应激活。这一过程不仅意味着在疾病发生前就能为植物建立起防线，还为绿色农业的发展提供了一种全新的“生物农药”方案。

相比于pRib-AMP的稳定性，2’cADPR在环境中表现出更强的耐受性，因此更适合在实际农业应用中推广。这一发现可能在未来引领一个全新的植物保护方法，为农作物的抗病能力提升及作物生产的可持续发展开辟新的路径。

未来展望

这两项研究成果共同揭示了植物体内免疫激活的新机制，进一步推动了我们对植物免疫系统的理解。研究中的发现也为未来植物病害的防控提供了新的“生物农药”靶标，有助于研发出高效、环保且可持续的植物保护产品。

植物病害防控是全球农业面临的重要问题，而增强植物的抗病能力则是一项关键策略。在全球气候变化与病虫害问题愈加严峻的今天，这项研究所提供的全新思路，不仅为水稻的抗病育种提供了新的方向，同时也将极大地促进农业的可持续发展，为确保全球粮食安全贡献力量。