朱立煌研究组在水稻抗病蛋白引发的防卫信号传导中的新发现

抗病蛋白是植物免疫的重要成员，以NLR类蛋白居多，以水稻为例，其基因组中就拥有超过400个编码NLR蛋白的基因，由此可见NLR蛋白对植物免疫的重要性。作为免疫受体，抗病蛋白能引发对多种病原微生物以及昆虫的防卫反应，从而赋予植物对病原小种的免疫性。目前已知的抗病蛋白数量不少，但从病原物被抗病蛋白所识别，到防卫反应的建成，人们对其中的信号转导组分的了解并不多。

在水稻生产中，稻瘟病是一种常见的又很难应对的真菌性病害，因此在水稻育种实践中，育种工作者通常都会自觉地把一些抗稻瘟病基因整合到水稻种质资源中。抗稻瘟病基因与稻瘟病菌之间的这种关系为探究抗病基因引发的防卫信号转导过程提供了很好的研究材料。在早期的研究中，中科院遗传与发育生物学研究所朱立煌研究组曾从籼稻品种“地谷”中克隆了抗稻瘟病基因Pid3。这是一个典型的NLR类基因。后来的研究又发现，该基因及其等位基因对我国西南稻作区的稻瘟病菌小种表现出较广的抗性，暗示其在水稻分子育种中的应用价值。因此探明Pid3的工作机理，有着理论与现实的双重价值。最近，该组研究人员找到了Pid3的一个自发激活突变体，可用来表达、模拟激活状态的Pid3蛋白。随后，他们的研究证据表明Pid3引发的稻瘟病抗性依赖于一个位于细胞膜上的小分子鸟苷三磷酸酶OsRac1，这个结果，结合之前的报道，表明OsRac1很可能是NLR抗病蛋白的一个共同的下游信号转导组分。通过蛋白筛选，研究人员还发现了另一个对Pid3抗性同样重要的信号转导组分RAI1。而且证据还表明，Pid3 通过OsRac1实现了对RAI1的调控。因此，OsRac1和RAI1组成了Pid3防卫信号转导的一条新路径。这一发现为研究植物抗病蛋白的工作原理，尤其是水稻对稻瘟病的抗病机理研究提供了很好的参考。

以上研究结果目前已发表于New Phytologist刊物上（DOI:10.1111/nph.15816）。中科院遗传与发育生物学研究所朱立煌研究员、周壮志博士分别为本文通讯作者和第一作者。