記者黃海華

  水稻是我國的主糧。有意思的是，促進水稻營養吸收、生長的叢枝菌根菌與對水稻造成毀滅性病害的稻瘟病菌均屬於真菌，細胞表面都覆蓋著一種名為“幾丁質”的物質。水稻區分“有益”還是“有害”微生物的關鍵，在於“長短有別”。短鏈幾丁質可作為共生訊號，而長鏈幾丁質會觸發抗病免疫反應。但這需要“監管”，若引發過度免疫反應，會阻礙共生關係。水稻如何有效調控，長久以來一直是科研界尚待揭曉的謎團。

  北京时間5月15日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤團隊、張餘團隊以及何祖華團隊在國際學術期刊《自然》發表論文。歷時8年，他們在水稻免疫機制研究上取得重大突破，為深入理解植物如何巧妙使用免疫系統這把“雙刃劍”來尋求“平衡點”奠定理論基礎。

  水稻細胞表面的關鍵受體蛋白OsCERK1能辨別免疫訊號或共生訊號。在建立互惠互利的共生關係時，大量短鏈幾丁質會被釋放，作為訊號通知植物。而病原菌則會極力避免幾丁質的洩露，尤其是長鏈幾丁質，以免被植物識別並啟動免疫反應。

  王二濤介紹，在無病原菌侵染的時期，一種名為OsCIE1的調控蛋白像“緊箍圈”一樣，抑制OsCERK1的活性，防止免疫過度啟動。當水稻面臨病原菌入侵時，這一調控蛋白限制OsCERK1的能力被抑制，從而解除束縛。此時，免疫訊號通路被OsCERK1啟動，植物免疫反應啟動，抵抗病原菌的侵染。研究團隊利用結構生物學方法，精確鑒定了影響“緊箍圈”鬆緊的關鍵位點。當這一位點被磷酸化修飾時，OsCERK1就可展現其威力，積極抵禦外敵。OsCERK1控制菌根共生的建立，還能協助水稻更高效地吸收磷、氮等關鍵營養物質，從而减少氮肥使用。