農(nóng)作物病蟲害是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，嚴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，迅速啟動免疫應答和抗病過程，是糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要保障。抗病蛋白如何激發(fā)免疫和抗病的分子機制研究一直植物領域的重大科學問題。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制尚不清楚。 

　　清華大學/德國科隆大學柴繼杰研究組、德國馬普所Paul Schulze-Lefert研究組和中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所陳宇航研究組通過結構生物學，植物遺傳學和電生理學等多學科交叉合作，闡明了小麥Sr35抗病小體的結構和分子機制。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因子AvrSr35所識別而激活，并進一步寡聚化形成抗病小體。合作研究團隊利用冷凍電鏡技術解析了Sr35抗病小體的五聚化結構，結合細胞生物學和電生理學等手段進一步闡明了Sr35抗病受體蛋白配體識別及活化的分子機制。 

　　這些研究表明該Sr35抗病小體與之前研究的ZAR1抗病小體在三維結構和離子通道活性具有保守的共性機制，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。該項研究成果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有廣泛應用前景。合作研究團隊還基于結構研究對感病作物的非功能同源蛋白進行精準改造獲得抗病功能，為抗病農(nóng)作物精準設計提供新思路。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院戰(zhàn)略先導專項和科技部等基金資助。 

　　小麥抗病小體Sr35離子通道的分子機制研究 

　　A. 小麥抗病蛋白Sr35識別小稈銹病病原菌效應蛋白AvrSr35，

　　激活形成Sr35抗病小體； 

　　B. 通過非洲爪蟾卵母細胞的雙電極電壓鉗電生理學研究

　　揭示Sr35抗病小體可形成通透鈣離子的離子通道，

　　進而激發(fā)免疫和抗病過程。C. 基于結構研究的抗病農(nóng)作物精準設計。