稻瘟病是世界上最具破壞性的水稻病害之一。水稻往往依靠自身免疫系統(tǒng)抵御病原物的入侵，但是到底是什么物質(zhì)觸發(fā)了水稻抗性的“閘門”開關(guān)，又是什么物質(zhì)發(fā)揮了“哨兵”的作用，傳遞了入侵信號？近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬建民院士團(tuán)隊(duì)成功克隆出調(diào)控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9，并且揭示了該基因影響水稻苗期稻瘟病抗性的分子機(jī)制，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Cell Research（《細(xì)胞研究》）上。
在植物免疫反應(yīng)過程中，植物通過細(xì)胞膜上的受體“識別”病原相關(guān)分子，從而激活一系列的抗性反應(yīng)，文章共同第一作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王家昌博士表示，細(xì)胞質(zhì)中鈣離子濃度的瞬時上升是植物免疫反應(yīng)的早期重要“信號燈”，通過向防御系統(tǒng)發(fā)出敵人入侵的信號，從而啟動一系列的防御機(jī)制。但是，鈣離子到底是通過什么“閘門”迅速匯聚，又是什么觸發(fā)了這一關(guān)鍵“閘門”的開關(guān)，一直以來未被揭示。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬建民院士團(tuán)隊(duì)通過突變體鑒定、遺傳分析和基因定位等方法，成功克隆了新基因OsCNGC9，其編碼的環(huán)核苷酸門控離子通道蛋白9能夠“傳輸”鈣離子流。研究還發(fā)現(xiàn)，與抗性機(jī)制相關(guān)的類受體激酶OsRLCK185能夠與OsCNGC9相互作用，并通過磷酸化修飾改變其通道活性，過量表達(dá)OsCNGC9可顯著提高水稻的PTI反應(yīng)和苗期稻瘟病抗性。
文章通訊作者萬建民院士有個生動的比喻，這一系列的過程猶如一場“軍備演練”：“哨兵”觸發(fā)開關(guān)、“閘門”隨之開啟、“衛(wèi)兵”大量匯聚、釋放重要信號、系統(tǒng)投入戰(zhàn)斗。此前研究者們只是看到了“信號燈”，對于之前的“閘門”和“哨兵”如何發(fā)揮作用知之甚少。他向記者解釋，首先，植物通過細(xì)胞膜上的受體PRR識別病原相關(guān)分子，PRR發(fā)揮的是“傳令兵”的角色，接著，類受體激酶OsRLCK185充當(dāng)了一個稱職的“哨兵”，它觸發(fā)了關(guān)鍵“閘門”O(jiān)sCNGC9的開關(guān)，“閘門”一開，鈣離子便能迅速集結(jié)形成“信號燈”，緊接著“衛(wèi)兵”進(jìn)行一系列的免疫反應(yīng)。
該研究建立了一條從病原識別到鈣通道激活的免疫信號傳導(dǎo)途徑，揭示了OsCNGC9在介導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)鈣離子升高和水稻抗病中的作用，為水稻抗稻瘟病育種提供了重要的材料和理論基礎(chǔ)。中科院植生所和中科院遺傳所也參與了部分研究工作。
