自2013年回国加入中科院分子植物科学创新中心以来,王二涛研究员在植物“大脑”分析方面投入了多项研究。经过十几年的小分子、蛋白质等小元素,慢慢慢慢,慢慢慢慢,慢慢慢慢,慢慢慢慢,慢慢慢慢,慢慢慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢,慢慢地。拿一个完整的“故事”来说:植物如何准确识别“敌友”?
日前,王二涛研究团队在植物区分与病原微生物分子机制研究方面取得重要进展。相关成果于北京时间(24日)凌晨发表在国际权威学术期刊《Cell》上。
MPALYR-MPACERK1介导的集中受体识别机制依赖性受体识别机制准确区分共生微生物和病原微生物
植物根部土壤中存在多种微生物,有“朋友”,也有“敌人”。 “朋友”是可以与植物建立互利共生关系的共生微生物; “敌人”是能够感染植物并掠夺其营养的病原微生物。其中,根真菌是一种共生微生物,可以与大多数陆生植物建立共生关系,帮助植物从土壤中吸取磷、氮等关键营养元素。相反,病原微生物的存在时刻威胁着植物。身体健康,农作物丰产。
“种植与微生物共生关系的同时,如何限制病原微生物的感染”,这个问题作为2019年第一大科学问题,被国际分子植物与微生物相互作用抛出。所有科学家都知道这一现象,但无人能解决。
2013年回国后,王二涛主攻植物与微生物共生的分子机制研究。研究团队的“十年磨一剑”已经积累了不少积累——“前奏”成果,这就是水稻共生与免疫分子机制的研究。
此次,研究团队通过对早期陆生植物的研究,发现植物具有神奇的“命名”机制。 “在土壤的微生物中,植物会释放出一种特定的信号——单足金乳草”的命名。只有“好学生”共生根菌才能做出反应,老师也会“认脸”,记住“好学生”,彼此建立亲密的联系;病原微生物不会“回答”。 ”王二涛解释道。
结果发现,存在一对关键的 LYSM 受体——MPALYR 和 Mpacerk1。这对“神奇组合”具有超分辨能力,可以准确区分共生微生物和病原微生物,并快速激活相应的下游信号通道。其中,MPALYR就像一个敏锐的“信号探测器”,既可以识别共生微生物的短链和壳糖精CO4/5,又可以检测病原体的病原微生物。当它与MPACERK1形成蛋白质复合物时,它打开植物共生或防御的“开关”,准确启动共生或免疫反应。
“特别是在低磷环境下,这对组合可以识别出几种不同长度的bono壳多糖,让植物通过与细菌根部的共存来摄取营养,同时也能保证致病菌的生长。” “微生物可以产生免疫抵抗力。”王二日说。
王二涛研究员,中国科学院分子植物科学创新中心
那么,会不会有“狡猾”的“敌人”冒充“好学生”来回应呢?科学家表示,不排除这样的特殊情况,而这也是研究团队进一步探索的方向,也将在高等植物中验证这一机制。
新民晚报记者了解到,这项研究为农业生产提供了重要启示——在提高作物营养利用效率方面,通过增强植物与真菌真菌之间的相互作用,可以显着提高作物吸收土壤养分的能力。相关技术已在江西省田间示范。新型水稻“甘芒稻1号”经过遗传优良后磷肥用量大幅增加20%-50%。