農(nóng)作物病蟲害是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，嚴(yán)重威脅我國糧食安全?？共〉鞍鬃鳛樽畲蟮闹参锩庖呤荏w家族可感知病原菌的存在，迅速啟動免疫應(yīng)答和抗病過程，是糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要保障?？共〉鞍兹绾渭ぐl(fā)免疫和抗病的分子機(jī)制研究一直植物領(lǐng)域的重大科學(xué)問題。此前，周儉民/陳宇航/何康敏/柴繼杰研究組的合作研究揭示擬南芥ZAR1抗病小體形成可通透鈣離子的離子通道，通過鈣信號來激發(fā)植物免疫應(yīng)答(DOI:10.1016/j.cell.2021.05.003)。然而，抗病小體在不同植物是否具有保守的共性機(jī)制尚不清楚。 

　　清華大學(xué)/德國科隆大學(xué)柴繼杰研究組、德國馬普所Paul Schulze-Lefert研究組和中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陳宇航研究組通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)，植物遺傳學(xué)和電生理學(xué)等多學(xué)科交叉合作，闡明了小麥Sr35抗病小體的結(jié)構(gòu)和分子機(jī)制。該研究首次揭示小麥抗病受體蛋白Sr35可被小麥桿銹病病原菌的效應(yīng)因子AvrSr35所識別而激活，并進(jìn)一步寡聚化形成抗病小體。合作研究團(tuán)隊利用冷凍電鏡技術(shù)解析了Sr35抗病小體的五聚化結(jié)構(gòu)，結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)和電生理學(xué)等手段進(jìn)一步闡明了Sr35抗病受體蛋白配體識別及活化的分子機(jī)制。 

　　這些研究表明該Sr35抗病小體與之前研究的ZAR1抗病小體在三維結(jié)構(gòu)和離子通道活性具有保守的共性機(jī)制，通過形成鈣離子通道來激發(fā)免疫和抗病過程。該工作為CNL類抗病蛋白的跨物種改造及利用奠定了理論基礎(chǔ)。該項研究成果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有廣泛應(yīng)用前景。合作研究團(tuán)隊還基于結(jié)構(gòu)研究對感病作物的非功能同源蛋白進(jìn)行精準(zhǔn)改造獲得抗病功能，為抗病農(nóng)作物精準(zhǔn)設(shè)計提供新思路。該研究成果于2022年9月26日以題為“A wheat resistosome defines common principles of immune receptor channels”在Nature雜志發(fā)表(DOI:10.1038/s41586-022-05231-w)。 

　　柴繼杰組Alexander Forderer、Ertong Li、Paul Schulze-Lefert研究組Aaron W. Lawson和陳宇航組博士生鄧亞楠(2022畢業(yè))為論文的共同第一作者，柴繼杰教授、Paul Schulze-Lefert教授和陳宇航研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項和科技部等基金資助。 

　　小麥抗病小體Sr35離子通道的分子機(jī)制研究 

　　A. 小麥抗病蛋白Sr35識別小稈銹病病原菌效應(yīng)蛋白AvrSr35，

　　激活形成Sr35抗病小體； 

　　B. 通過非洲爪蟾卵母細(xì)胞的雙電極電壓鉗電生理學(xué)研究

　　揭示Sr35抗病小體可形成通透鈣離子的離子通道，

　　進(jìn)而激發(fā)免疫和抗病過程。C. 基于結(jié)構(gòu)研究的抗病農(nóng)作物精準(zhǔn)設(shè)計。