我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)植物抗病小體

清華大學(xué)柴繼杰團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所周儉民團(tuán)隊(duì)和清華大學(xué)王宏偉團(tuán)隊(duì)最近的聯(lián)合研究，在植物免疫研究領(lǐng)域取得重大突破。合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)由抗病蛋白組成的抗病小體并解析其電鏡結(jié)構(gòu)，從而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子機(jī)制，為更好地利用抗病蛋白提供了新的可能。相關(guān)成果于2019年4月5日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

抗病蛋白理論研究的一個(gè)巨大瓶頸在于缺乏蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。3個(gè)團(tuán)隊(duì)以AvrAC與ZAR1為體系研究植物抗病蛋白結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)多年協(xié)作攻關(guān)，成功地組裝了包含激活ZAR1的復(fù)合物。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，ZAR1被AvrAC激活后，組裝成含3個(gè)亞基共15個(gè)蛋白的環(huán)狀五聚體蛋白機(jī)器，形成抗病小體。通過(guò)對(duì)靜息態(tài)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能解析，闡明了抗病蛋白由靜息狀態(tài)，經(jīng)過(guò)中間狀態(tài)，最終形成抗病小體的生化過(guò)程。

各種農(nóng)作物病蟲害，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。植物體內(nèi)蛋白發(fā)現(xiàn)病菌后，迅速啟動(dòng)植物防衛(wèi)反應(yīng)，殺死病菌，從而保護(hù)植物免受侵害。利用抗病蛋白，發(fā)展新的病蟲害防控手段，將大大減少化學(xué)農(nóng)藥的施用量。抗病蛋白高分辨度結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的解析，將為設(shè)計(jì)抗廣譜、持久的新型抗病蛋白，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)奠定核心理論基礎(chǔ)。