前不久，國際學術期刊《自然》(Nature)在線發表南京農(nong) 業(ye) 大學植物保護學院陶小榮教授團隊最新研究成果，該成果首次揭示病毒攻擊植物激素受體(ti) 有利自身侵染，植物則進化出了一種免疫受體(ti) 模擬受攻擊的激素受體(ti) ，從(cong) 而識別病毒並激活免疫反應，研究揭示了植物免疫受體(ti) 監控病毒靶向激素受體(ti) 的全新機製。

　　據了解，全球每年因病毒病造成的作物經濟損失超過4000億(yi) 元，與(yu) 其他農(nong) 作物病害不同，病毒病無法依靠農(nong) 藥進行防治，挖掘、利用植物的抗病基因是防控病毒病最綠色高效的手段。一種被稱為(wei) NLR的抗病基因是植物進化出來的最大的一類抗病基因，在許多病蟲害防控中發揮了關(guan) 鍵作用。植物NLR免疫受體(ti) 如何識別病原微生物？如何激活植物自身的免疫係統？這是合理利用抗病基因、實現作物高產(chan) 穩產(chan) 的基礎，也是植物病理學領域的核心科學問題。

　　病原微生物非常“狡猾”，為(wei) 了侵染傳(chuan) 播，會(hui) 利用自身“武器”攻擊寄主植物，在與(yu) 作物的彼此較量中，攻擊與(yu) 抵禦不斷升級，病原物的“武器”越發多樣，植物也由此進化出更加周密的防禦係統，在肉眼不可見的微觀世界，植物和病原之間的軍(jun) 備之戰，每時每刻都在上演。

　　免疫受體(ti) 是如何監控病毒，掀起這場“軍(jun) 備競賽”的？團隊這一全新機製的發現來自一次偶然的實驗發現。

　　“我們(men) 在實驗中注意到，辣椒NLR免疫受體(ti) Tsw的大小很奇特，其大小是常規NLR免疫受體(ti) 的兩(liang) 倍。”陶小榮介紹，通過三維結構建模和同源比對分析發現，在Tsw中具有一個(ge) 超大的富含亮氨酸重複序列結構域，更令人吃驚的是，該結構域竟然與(yu) 植物激素茉莉酸、生長素和獨腳金內(nei) 酯這三個(ge) 植物激素受體(ti) 相似。

　　Tsw是針對番茄斑萎病毒的抗病基因，該病毒是最具破壞性的植物病毒之一，每年在全球範圍內(nei) 對辣椒、番茄等重要經濟作物造成嚴(yan) 重的經濟損失，而Tsw通過識別病毒編碼的NSs蛋白，進而誘導了對病毒的免疫反應。

　　這促使團隊提出了一個(ge) 大膽的“軍(jun) 備競賽”的假設：病毒NSs蛋白直接攻擊三個(ge) 植物激素受體(ti) 利於(yu) 病毒侵染，而Tsw這個(ge) 免疫受體(ti) 通過模擬激素受體(ti) 、繼而監視病毒，最終通過激活植物免疫係統實現抗病這一過程。

　　陶小榮團隊深入研究發現，在植物的防禦體(ti) 係中，茉莉素、生長素等激素信號係統在抵禦病毒的侵染中發揮重要作用，其中激素受體(ti) 是激素信號啟動的關(guan) 鍵開關(guan) 。

　　但在日漸激烈地對戰中，病毒利用自身的武器“效應子NSs”直接靶向激素受體(ti) ，進而抑製植物激素介導的抗病反應。病毒效應子NSs首先與(yu) 激素受體(ti) 上一種名為(wei) TCP21的蛋白質結合。這個(ge) 蛋白質就像鎖鏈，病毒一旦與(yu) 之結合，就能抑製激素受體(ti) 的活性，束縛住激素的“手腳”，不讓它們(men) 去激活激素介導對病毒的抗性。

　　這樣一來，由激素係統激發的免疫通路就陷入了癱瘓。然而，病毒的這一招卻並未“致命”，反而誘發了這場植物與(yu) 病毒攻守之戰的“軍(jun) 備升級”。

　　雖然激素介導的這一層免疫係統淪陷，植物另一層免疫係統卻在暗中儲(chu) 備兵力——團隊發現，植物免疫受體(ti) Tsw進化出來模擬植物激素受體(ti) 的結構域，Tsw模擬激素受體(ti) 結構域也與(yu) TCP21結合，並巧妙利用了病毒蛋白“捆大繩”的特性，在病毒蛋白NSs存在下，Tsw NLR免疫受體(ti) 與(yu) TCP21相對於(yu) 激素受體(ti) 與(yu) TCP21具有更強的親(qin) 和力。在這場“反擊戰”中，免疫受體(ti) Tsw以“瞭望塔”的方式監測到了敵情，並且進化出了一套與(yu) 激素係統一模一樣的結構，引誘病原菌對其發起類似攻擊，進而順利觸發免疫。

　　這是植物防禦-病毒反防禦-植物再防禦的“軍(jun) 備競賽”新升級，在這一場鬥爭(zheng) 中，植物免疫係統最終殲滅了病毒。

　　陶小榮介紹，激素介導的抗病是一種基礎抗病性，是一種比較弱的抗性。NLR免疫受體(ti) 蛋白介導的抗病性則是非常強烈持久的抗病，可以有效滅除病原菌。在病毒效應子NSs存在的情況下，植物通過這一機製“選擇”了更為(wei) 強烈的NLR免疫反應，誘敵深入，從(cong) 而更好地保護自己，這為(wei) 作物抗病的生產(chan) 應用提供了廣闊前景。

　　中國工程院院士、西北農(nong) 林科技大學植物保護學院教授康振生認為(wei) ，該成果精細解析了植物病毒致病機理和作物抗病機製，為(wei) 植物免疫學揭開了新的一頁，為(wei) 後續發展新的抗病技術、培育新的抗病材料奠定了理論基礎，有利於(yu) 科學家們(men) 更好地探討植物病蟲害綠色防治，從(cong) 而為(wei) 提升作物健康、糧食安全、食品安全等重要議題提供了可選擇的路徑。

　　許天穎 張臻瑋 中青報·中青網記者 李超 來源：中國青年報