中国农业大学发表最新Cell论文

来源：生物世界 2025-06-21 09:59

在这项最新研究中，研究团队通过共递送传感型 NLR 基因及其同源的 NLR 细胞死亡所需（NRC）型辅助 NLR 基因，使茄科 NLR 基因在水稻、大豆和拟南芥中发挥功能。

植物胞内核苷酸结合结构域和富含亮氨酸重复序列受体蛋白（Nucleotide-binding domain, Leucine-rich repeat containing Receptors, NLR）通过直接或者间接的方式识别病原微生物分泌的效应蛋白激活效应子引发的（Effector-Triggered Immunity, ETI），引发细胞进而抵御病原菌的侵染。

目前克隆的抗病基因大都编码这类免疫受体蛋白，因此，NLR是抗病育种的重要靶蛋白。然而，NLR 基因在亲缘关系较远的植物中可能无法发挥作用，即所谓的 受限的分类学功能 （Restricted Taxonomic Functionality，RTF）。

2025 年 6 月 17 日，中国农业大学郭海龙教授团队在国际顶尖学术期刊Cell发表了题为：Interfamily co-transfer of sensor and helper NLRs extends immune receptor functionality between angiosperms的论文。

该研究首次系统证明：通过共递送感受型与辅助型 NLR 免疫受体，可打破 NLR 免疫受体的 受限的分类学功能 （RTF）瓶颈，在分类学跨度较大的远缘植物间重建免疫信号通路。

这一突破性发现不仅为作物病害的绿色防控提供了可行的新策略，也为未来多物种间的分子设计育种提供了重要理论依据和实践示范。

在这项最新研究中，研究团队通过共递送传感型 NLR 基因及其同源的 NLR 细胞死亡所需（NRC）型辅助 NLR 基因，使茄科 NLR 基因在水稻、大豆和拟南芥中发挥功能。

在大豆原生质体和拟南芥植物中，茄科茄属植物少花龙葵（Solanum americanum）的 Rpi-amr1、Rpi-amr3 和辣椒的 Bs2 感受型 NLR与NRC型辅助 NLR 共表达，可赋予对同源效应子的响应能力。

携带辣椒Bs2和 NRC 基因的水稻能够识别保守效应子 AvrBs2，并对稻生黄单胞菌条斑致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，简称为 Xoc）产生抗性，而水稻原本没有针对这种病原体的可用的抗性基因。携带感受型 NLR 和辅助 NLR 基因的水稻品系在其他方面与野生型水稻品系相似，具有未改变的基础抗性或田间适应性。

因此，感受型 NLR 和辅助 NLR 在不同科之间的共转移，能够拓宽感受型 NLR 的用途，为控制水稻、大豆、芸薹属植物及其他作物的病害提供更多可用工具。

该研究的核心发现：

茄科感受型 NLR 的远缘功能激活：茄科植物来源的 NLR 在非菊类植物（non-asterid）中的功能表达需依赖其对应的 NRC 型辅助 NLR 共递送；

抗病性状的跨物种移植：通过将辣椒 Bs2 与其同源 NRC 型辅助 NLR 基因共转移至水稻，成功赋予水稻对稻生黄单胞菌条斑致病变种（Xoc）引发的细菌性条斑病的抗性；

分子机制解析：当转基因水稻（共表达 Bs2 与 NRC）受Xoc侵染时，NRC 辅助蛋白通过寡聚化形成抗病信号复合体，激活下游免疫响应；

转基因作物稳定性评估：携带 Bs2-NRC 复合系统的转基因水稻在未受病原侵染条件下，其基础抗病性与田间适应性表型与野生型无显著差异，表明该抗性系统的生态安全性。

中国农业大学植物保护学院博士研究生杜晓斐和英国赛恩斯伯里实验室博士后Maheen Alam为该论文共同第一作者；中国农业大学植物保护学院郭海龙教授、英国赛恩斯伯里实验室Jonathan Jones教授及吉林农业大学孙文献教授为共同通讯作者；博士研究生张宇和崔福浩副教授为该研究做出了重要贡献。

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