植物免疫受体SCORE研究为作物抗病育种提供新路径
2025-09-08 15:01
来源:理化学研究所
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日本理化学研究所可持续资源科学中心研究团队发现一种名为SCORE的植物免疫受体,该受体能识别广泛存在于细菌、真菌及昆虫中的冷休克蛋白。研究成果发表于《科学》期刊,为作物抗病育种提供了新策略。古老的免疫受体SCORE最初是在柚子中发现的,但随后在其他植物目和科中也发现了超过60个直系同源物。经过细微改造的合成SCORE能够对柚子SCORE无法识别的细菌产生可预测的反应。因此,定制SCORE基因工程可能是增强作物对新病原体免疫力的有效方法。

SCORE受体在柚子等柑橘类植物中被发现,可特异性识别由15个氨基酸组成的csp15冷休克蛋白片段。研究团队通过对350种植物基因组的1300余个受体进行分析,发现SCORE基因存在60多种谱系特异性变异,其起源可追溯至所有开花植物的最后共同祖先。研究负责人Ken Shirasu表示:"这项研究为识别和设计非模型植物的免疫受体提供了新框架。"

实验表明,通过替换SCORE受体中的关键氨基酸序列,可改变其识别的冷休克蛋白类型。研究人员成功合成出能同时识别青枯菌、欧文氏菌和黄单胞菌的新型SCORE变体,这些病原体原本无法被天然柚子SCORE识别。合著者Yasuhiro Kodata指出:"不同植物谱系的SCORE直系同源物在病原体检测方面存在广泛自然变异,表明该免疫受体通过反复进化实现功能微调。"

该研究首次建立了免疫受体-微生物配对识别策略,为解决农作物抗病性问题提供了分子基础。第一作者Bruno Pok Man Ngou表示:"下一步计划将工程化SCORE基因导入重要经济作物,赋予其对病原体和害虫的广谱抗性。"这种基于天然免疫机制的方法有助于减少农药使用,促进农业可持续发展。

更多信息: Bruno Pok Man Ngou 等,《植物合成免疫受体的系统发现与工程改造》,《科学》(2025)。期刊信息: Science

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