中国科学家重大研究成果：抗病小体揭示植物免疫秘密
尽管抗病蛋白结构的难题多年未有突破，但各国科学家仍坚持不懈。柴继杰团队和周俭民团队十几年来长期合作，一直以此为主攻方向。
周俭民团队和柴继杰团队的早期合作发现了植物与细菌攻防的线索，并提出了植物与病原细菌间攻防的“诱饵模型”；周俭民团队进一步发现了一系列新的实验证据，完善了这个模型。
抗病蛋白工作原理的神秘面纱正一点点被掀开。
我国科学家成功揭示植物抗病蛋白工作原理
一个转折出现在2012年至2015年。
在此间的两项工作中，周俭民团队发现了病原细菌和植物之间令人惊叹的攻防策略。即病原细菌的一个致病蛋白AvrAC在精准破坏植物免疫系统中的关键部分之后，帮助细菌侵染植物寄主。而与此同时，植物则利用特殊的“诱饵”蛋白，感知到了这个致病蛋白的活动并将信息传递给了植物抗病蛋白ZAR1，迅速激活了免疫反应，清除细菌。
“植物细胞表面有许多受体，它们是植物的第一道防线，一般能识别出细菌，并调动细胞内的防御系统来抵抗它。但狡猾的细菌可不会轻易投降，而是会向植物细胞内分泌毒性蛋白，利用特殊化学反应精准破坏植物防御系统的关键蛋白。”周俭民说，不过，也别太担心，植物在长期的斗争中变得更加高明，进化出由抗病蛋白和诱饵蛋白组成的第二道防线，欺骗细菌的毒性蛋白，等毒性蛋白破坏诱饵蛋白时，会迅速激活抗病蛋白。
根据“诱饵模型”，毒性蛋白破坏“诱饵”蛋白时，会引起抗病蛋白发生一系列构象改变，成为激活状态的抗病蛋白。但其中具体的分子过程、这个活性状态的抗病蛋白是什么样的，需要从蛋白结构中去寻找答案。
另一个转折出现在2015年至2017年。
柴继杰团队在动物炎症小体结构研究中取得了突破。由于炎症小体的蛋白质与植物抗病蛋白具有诸多相似性，这些研究为解析植物抗病蛋白的结构积累了宝贵的经验。
有了理论基础和实验生物学体系，还需要强有力的技术支撑。于是，以冷冻电镜方法学研究见长的清华大学王宏伟团队应邀加入。之后，又经过多年协作攻关，3个团队终于于近日成功地组装了包含ZAR1激活的抗病小体。
周俭民说：“结构研究发现，抗病蛋白ZAR1被细菌蛋白AvrAC激活后，组装成含3个亚基共15个蛋白的环状五聚体蛋白机器，我们把它命名为抗病小体。”
紧接着，联合团队又揭示了抗病小体的工作机制。比如，抗病小体形成后通过一个死亡开关，直接在细胞质膜上发出自杀指令，很可能是植物细胞死亡和免疫的执行者。
“抗病小体让受到感染的植物细胞与细菌同归于尽，从而保护其它健康细胞。”周俭民说。
利用抗病蛋白，精准防控病害
学界一直认为“抗病小体”应该存在，但从来没有人发现过，更不知道它长啥样。此次首个“抗病小体”的发现填补了人们25年来对抗病蛋白认知的空白，为研究其它抗病蛋白提供了范本。与此同时，利用抗病蛋白，发展新的病虫害防控手段，以及更好地设计抗病虫农作物，将会大大减少化学农药的施用，从而保护环境。
中科院院士李家洋认为这项成果不仅在科学认知上取得了重大的突破，同时也在农业生产上具有广泛的应用前景。
中科院院士康乐认为，这项成果最重要的是改变了植物防病害的思路，更为精准。
在《科学》杂志同期专文评述中，国际植物抗病研究权威科学家杰弗里·丹格(Jeffery Dangl)和乔纳森·琼斯(Jonathan Jones)对这一重大突破性成果给予高度评价：“首个抗病小体的发现，为植物如何控制细胞死亡和免疫提供了线索。”
2015年，我国在全国范围内开始开展“农药零增长”行动，目标是到2020年力争实现农药使用总量零增长。令人惊喜的是，2017年就实现农药零增长目标，比原计划提前了3年。
好成绩的取得，是积极推广实施生物、物理防治等绿色防控措施，科学使用农药的结果。其中，抗病分子育种就是一个主要绿色防控手段。此次抗病小体的发现，也将会极大推动传统抗病分子育种方式的改进升级。
传统抗病分子育种，首先需要筛选抗病种质资源，然后将其中的抗病基因通过传统杂交方式导入优良品种中去。周俭民说：“这种方式存在的问题就是育种周期长，抗普窄，赶不上病虫变异的速度。所以，抗病品种经常是还在生产过程中就很快失去了抗病作用。”
现在，更为精准的抗病分子育种，能让育种周期大大缩短，也可能大幅减少农药的用量。康乐表示，“当我们搞清楚了抗病小体的工作机理，就能针对不同病毒，更精准设计出抗病蛋白，让农作物更方便地获得某种抗病性。”
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