上海科学家破解水稻免疫机制的“紧箍圈”和“紧箍咒” 有望削减运用农药化肥

  水稻是我国的主粮。有意思的是，促进水稻养分吸收、成长的丛枝菌根菌与对水稻形成毁灭性病害的稻瘟病菌均归于真菌，细胞外表都覆盖着一种名为“几丁质”的物质。

  水稻区别“有利”仍是“有害”微生物的要害，在于“长短有别”。短链几丁质可当作共生信号，而长链几丁质则会触发抗病免疫反响。但这需求“监管”，若引发过度免疫反响，会阻止共生联系。水稻怎么有用调控，长久以来一直是科研界尚待揭晓的疑团。

  北京时间5月15日，中国科学院分子植物科学杰出立异中心王二涛团队、张余团队以及何祖华团队在世界学术期刊《天然》宣布论文。历时8年，他们在水稻免疫机制研讨上获得严重突破，为深化了解植物怎么奇妙运用免疫系统这把“双刃剑”来寻求“平衡点”奠定理论基础。

  水稻细胞外表的要害受体蛋白OsCERK1能够区分免疫信号或共生信号。在树立互惠互利的共生联系时，很多短链几丁质会被开释，作为信号告诉植物。而病原菌则会竭力避免几丁质的走漏，尤其是长链几丁质，避免被植物辨认并激活免疫反响。

  王二涛介绍，在无病原菌侵染的时期，一种名为OsCIE1的调控蛋白能够像“紧箍圈”相同，按捺OsCERK1的活性，避免免疫过度激活。当水稻面对病原菌侵略时，这一调控蛋白约束OsCERK1的才能被按捺，然后免除“紧箍圈”的捆绑。此刻，免疫信号通路被OsCERK1成功激活，发动植物免疫反响，反抗病原菌的侵染。

  研讨团队运用结构生物学办法，准确判定了影响“紧箍圈”松紧的要害位点。当这一位点被磷酸化润饰时，好像“紧箍咒”失效，OsCERK1可展示其威力，活跃抵挡外敌。而一旦该位点未被磷酸化，“紧箍圈”再次发挥作用。

  抵挡外敌的一起，OsCERK1操控菌根共生的树立，帮忙水稻更高效地吸收磷、氮等要害养分的东西，由此削减氮肥的运用。

  我国耕地面积仅占世界的7%，却运用了全世界35%的氮肥。很多氮肥施用会形成大气、水和土壤环境的严峻污染。

  怎么削减氮肥的运用？关于使用层面的难题，不名利不设限的基础研讨往往能够“出奇招”，在探究发现天然规律后，为人工改造带来宽广远景。

  分子植物科学杰出立异中心的科学家们，经过发现“紧箍圈”和“紧箍咒”，为绿色农业生产供给了新思路。现在，他们的协作者在江西展开的1万亩水稻实验标明，即便削减了25%-50%的氮肥，产值并没有下降。并且，玉米被预估比水稻的使用潜力更大。

  论文一起通讯作者、中国科学院院士何祖华说：“咱们中心的协作气氛特别好，而不是各自为阵。”

  “协作有利于严重立异效果出现。”中国科学院院士、分子植物科学杰出立异中心主任韩斌说，此次研讨汇聚了3个研讨组的优势力气，王二涛引领了世界固氮和菌根共生相关范畴的研讨，张余在世界结构生物学范畴锋芒毕露，何祖华是水稻抗病范畴领军人才。