中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陳宇航和周儉民合作團(tuán)隊，克隆了廣譜抗根腫病基因，闡明了其作用機(jī)制，并借用我國西漢著名將領(lǐng)衛(wèi)青（WeiTsing）的名字為該基因命名，相關(guān)研究于北京時間2023年6月8日23點(diǎn)發(fā)表于《細(xì)胞》。

根腫病是油菜等十字花科作物農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上危害最大的病害。該項研究不僅在十字花科作物抗根腫病育種中有良好應(yīng)用前景，更為重要的是在植物中首次發(fā)現(xiàn)了鈣離子釋放通道及其介導(dǎo)的免疫機(jī)制，是我國科學(xué)家繼發(fā)現(xiàn)植物抗病小體后在該領(lǐng)域取得的又一項重大理論突破。

受到根腫病侵害的油菜根部腫大癥狀。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授楊輝供圖

針對十字花科作物根腫病害這一重大問題，陳宇航和周儉民團(tuán)隊綜合利用遺傳學(xué)、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)及生理學(xué)等方法，分離鑒定到了高抗根腫病基因WTS并闡明了其分子機(jī)制。WTS編碼一個從未報道過的蛋白，導(dǎo)入油菜后不僅表現(xiàn)出良好的抗性，生長發(fā)育也完全正常；攜帶WTS的油菜作對多個根腫菌表現(xiàn)為高抗，包括在現(xiàn)有抗性品種上表現(xiàn)出高致病力的菌株，表明WTS是一個廣譜抗性基因。因此WTS在油菜抗根腫病分子育種中有很好的應(yīng)用價值。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)根腫菌侵染時，WTS在中柱鞘細(xì)胞中特異表達(dá)并自我裝配為定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的新型鈣離子通道，通過介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子釋放激活下游免疫反應(yīng)，從而保護(hù)根部維管束系統(tǒng)免受病菌的侵害。

WTS的作用機(jī)制。WTS編碼定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子通道，通過介導(dǎo)鈣釋放觸發(fā)下游免疫反應(yīng)，抵御根腫菌的入侵、保護(hù)植物維管束系統(tǒng)。

該成果表明，植物不僅可以通過傳統(tǒng)的抗病小體激活鈣信號，還能利用NLR家族以外的其它蛋白，組裝成全新的離子通道來激活鈣信號和免疫反應(yīng)。不同于質(zhì)膜定位的抗病小體，WTS復(fù)合物定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，表明其為鈣離子釋放通道，這也是在植物中首次發(fā)現(xiàn)鈣離子釋放通道；此外，WTS在根部特異細(xì)胞層的誘導(dǎo)和作用方式，對其它土傳病害抗性機(jī)制的研究有重要借鑒意義。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所副研究員王偉、博士后秦力、博士生張文靜及唐凌匯為該篇論文的第一作者；陳宇航研究員、周儉民研究員與王偉副研究員為論文的共同通訊作者。參加這項工作的還有四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的黃云團(tuán)隊和中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的梁承志團(tuán)隊。

大田生長的油菜。安徽農(nóng)科院研究員胡寶成供圖