Cell | 重磅！中科院遗传发育所周俭民等人研究揭示抗病蛋白如何保护植物免受病原体的侵害！

在植物中，抗病蛋白作为主要的免疫受体，感知病原体和害虫并触发强大的防御反应（Science | 清华大学和马普所重磅研究！植物免疫受体：一个巴掌拍不响！Science | 重磅！加州伯克利研究揭示植物抗病小体ROQ1识别病原菌效应蛋白新机制！Science | 专家点评：植物NLR免疫受体与植物防御反应！）。研究人员以前发现，这样的一个抗病蛋白ZAR1在检测到入侵的病原体时被转化为一个高度有序的蛋白复合物，称为抗病小体，为植物抗病蛋白如何发挥作用提供了第一条线索。然而，抗病小体是如何激活植物防御系统的，这一点一直不清楚。

2021年5月12日，国际顶级学术期刊Cell在线发表了由中国科学院遗传与发育生物学研究所的周俭民、陈宇航和何康敏教授以及清华大学的柴继杰教授（New Phytologist | 德国马克斯普朗克植物育种所柴继杰课题组综述植物防御中的结构生物学！）所领导团队合作的最新相关研究成果，题为The ZAR1 resistosome is a calcium-permeable channel triggering plant immune signaling的研究论文，该团队最近采用最先进的电生理学和单分子成像技术，研究ZAR1抗病小体激活植物免疫的分子机制。Cell的审稿人评论该文章提出了重要的发现，将改变人们对ETI触发细胞死亡的看法。使用TIRF实时可视化和监测膜相关的抗病小体令人兴奋，许多研究人员将努力模仿这种方法。

通过使用非洲爪蟾卵母细胞和基于平面脂质双层的电生理学研究，研究人员首先表明ZAR1抗病小体是一个阳离子选择性、钙渗透性的离子通道。然后他们应用单分子成像技术显示，被激活的ZAR1抗病小体在植物细胞的质膜上形成五聚体，从而证实了以前的结构数据。

ZAR1 抗病小体在植物细胞中的形成引发了持续的钙离子内流和随后导致细胞死亡的免疫信号事件，而这些过程都依赖于离子通道的活性。这些结果共同支持了由ZAR1通道引发的钙离子信号启动免疫激活的结论，从而为植物免疫系统的工作提供了关键的见解。

抗病蛋白是最大的植物免疫受体家族，在保护农作物免受各种病原体和害虫（包括病毒、细菌、真菌、卵菌、线虫、昆虫和寄生性杂草）的攻击方面具有重要的农业意义。这项研究的结果阐明了许多抗病蛋白的精确生化功能，并提出了控制农作物病害和虫害的新方法。

图1. ZAR1抗病小体在非洲爪蟾卵母细胞中拥有通道活性

图2. ZAR1抗病小体在平面脂质双层中形成一个阳离子选择通道

图3. ZAR1通道对钙是可渗透的

图4. 单分子成像显示ZAR1在细胞表面的寡聚作用

图5. ZAR1寡聚体可以定位到PM上

图6. 活细胞追踪揭示了ZAR1介导的细胞死亡的特征

图7. ZAR1通道的活性是在细胞死亡前触发ROS所必需的

欢迎加入植物根际微生物、生物固氮、植物免疫、植物微生物组、病原微生物、共生微生物交流群！更有效的获取相关文献和科研信息，进行同行学术交流

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”

喜欢就转发、收藏，点“在看”