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中国科学家在抗病小体的植物免疫研究中发现了历史性的突破。_高鹰生殖中心

来源: 新华社
00:31:05

百里挑一20130503中国科学家在抗病小体的植物免疫研究中发现了历史性的突破。

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    北京,4月5日(孙子发郭朝凯)植物细胞中的大量抗病蛋白如何监测疾病和昆虫的入侵?如何动员植物防御系统开展疾病免疫?20多年来,植物抗病蛋白的发现一直是学术界的难题。近年来,三个中国科学家团队共同努力,发现了已经成功解决的抗病体及其相关机制,填补了人类对抗病蛋白认识的空白,为其他抗病蛋白的研究提供了模型。

    通过最新的联合研究,中国科学院遗传与发育生物学研究所周建民小组、清华大学柴吉杰小组和王宏伟小组发现,由抗病蛋白组成的抗病体成功揭示了抗病蛋白的核心分子机制。通过分析它们的电子显微结构来控制和激活,从而为更好地利用抗病蛋白质提供了新的可能性。中国科学家在植物免疫领域取得了历史性的突破。北京时间4月5日上午,国际权威学术期刊《科学》以两篇长篇文章的形式发表。

    “第一个抗病体的发现为植物如何控制细胞死亡和免疫提供了线索,”科学杂志说,该杂志还发表了杰弗里·丹格尔和国际植物抗病科学家乔纳森·琼斯联合发表的一篇文章的评论。同时,《植物学杂志》还发表了国际著名植物抗病专家李欣的专著《打开防御之门:植物抗病体》。这项成果“完成了植物NLR蛋白复合物的组装、结构和功能分析,揭示了NLR作用的关键分子机制,是植物免疫研究的里程碑事件”。

    植物抗病体作用机理示意图。清华大学/地图

    在这一重要成果发表前夕,中国科学院和清华大学召开了新闻发布会,介绍植物具有复杂的、精细调节的免疫系统,用于鉴定病原微生物,激活防御反应,从而保护自己免受入侵。植物细胞中的大量抗病蛋白是监测疾病和昆虫入侵的“哨兵”,是动员植物防御系统的“指挥官”。然而,自从发现抗病蛋白以来已经有20多年了,但目前还不清楚它们是如何起作用的。在抗病蛋白质理论的研究中,一个巨大的瓶颈在于缺乏蛋白质结构,这是柴继杰团队自2004年以来的主要方向。抗病蛋白结构复杂,分子量大,构象多变,结构分析困难。自25年前世界上首次发现抗病蛋白以来,许多国际顶级实验室未能纯化出全长抗病蛋白进行结构分析。柴继杰的团队近年来在动物炎症体结构研究方面取得了突破。由于炎性体蛋白与植物抗病蛋白有许多相似之处,这些研究为了解植物抗病蛋白的结构积累了宝贵的经验。

    通过周建民与柴继杰的合作,早在2007-2008年就提出了植物与病原菌攻击防御的诱饵模型,并提供了初步证据。通过对病原菌免疫逃逸的分子机理和植物免疫系统的关键组成部分的分析,周建民的研究小组找到了支持“诱饵模型”的若干分子证据。在2012年和2015年的两项任务中,发现致病菌与植物之间惊人的“攻防策略”:致病菌的致病菌蛋白avrac,精确地摧毁了植物免疫系统的关键。成分有助于细菌感染植物宿主,而植物则使用特殊的“诱饵”蛋白质来感知AVRAC的活性,并将信息传递给植物抗病蛋白zar1,快速激活免疫反应并清除细菌。经过多年的合作和长期积累,两支队伍形成了理论和实验体系,为以后的进一步合作奠定了坚实的基础。王宏伟的团队一直致力于低温电子材料的研究、改进和改进。

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