日本理化学研究所可持续资源科学中心(CSRS)的Ken Shirasu领导的研究团队取得重大突破，发现了一种名为“SCORE”的古老蛋白质，这一发现有望帮助植物抵御数以万计的不同细菌及其他病原体侵害，为农业抗病育种开辟新路径。相关研究成果发表于《科学》杂志。

“SCORE”是一种受体，能够检测冷休克蛋白，而这种蛋白的变体广泛存在于85%以上的已知细菌、真菌和昆虫中。实验表明，通过替换SCORE的关键部分，可改变其识别的冷休克蛋白类型，进而改变所识别的病原体。基于此策略，科学家可设计合成SCORE，为农作物和树木等植物提供抵御病原体侵袭的新手段。

当水稻、小麦、橄榄树和竹子等开花植物感染病原体时，往往会出现体型变小、产量降低的情况。虽然植物自身具备受体蛋白，可在识别病原体分子后引发免疫反应，但没有任何一种免疫受体能识别所有当前和未来的病原体。不过，此前研究表明，植物家族中某一分支特有的免疫受体可转移至另一分支，赋予其新的防御能力。然而，自然界中存在数十万种可能的受体 - 微生物对，科学家迄今仅鉴定出不到十对，且均在具有已知基因组的模型物种中，这给田间条件下有效改善植物抗病性带来困难。

在此次研究中，Shirasu团队致力于开发识别受体对的策略。研究人员从350种植物基因组中的1300多个受体展开研究，最终在常见柑橘类植物柚子中发现一种未知免疫受体。经一系列实验，该受体被证实对部分冷休克蛋白有反应，因而被命名为“选择性冷休克蛋白受体”，即SCORE。

进一步研究发现，SCORE能够识别因长度为15个氨基酸而被称为csp15的一小部分冷休克蛋白。替换部分csp15氨基酸，可改变SCORE能识别的核心休克蛋白。详细基因组分析显示，除病毒外，大多数病原体都会产生至少一种冷休克蛋白，且csp15的15个氨基酸中，第6、7、14和15位在物种间差异较大。此外，研究团队还发现SCORE基因有60多种特定于不同植物谱系的变异，其起源可追溯到所有开花植物的最后共同祖先，这意味着许多我们食用的植物都存在这种免疫受体的变异。

合著者Yasuhiro Kodata表示，不同植物谱系的SCORE直系同源物在CSP识别方面存在广泛自然变异，这表明该免疫受体已反复进化，通过特定氨基酸替换来微调病原体检测，这一发现尤为出乎意料。

对不同SCORE的分析揭示了其氨基酸序列中特定位置因谱系而异，且根据电荷可预测给定SCORE能识别的csp15。下一步，研究人员将利用柚子SCORE，通过替换关键部分，设计出能识别不同病原体的新版本。例如，研究人员已合成一种新的SCORE版本，可识别天然柚子SCORE无法识别的来自青枯菌、欧文氏菌或黄单胞菌属细菌的核心休克蛋白。

Shirasu称，从短期看，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，尤其对遗传工具有限的长寿多年生植物意义重大。第一作者Bruno Pok Man Ngou补充道，团队下一个目标是将经过基因工程改造的SCORE基因变体引入具有重要经济价值的作物品种，赋予其对病原体和害虫的广谱抗性，这为增强农业抗病虫害能力提供了可持续方法，有助于保障全球粮食安全。

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)。