向植物学习：工程抗病的新途径

为了对抗植物病害，确定致病因子是必要的，也是困难的。筛选携带不寻常结构域的植物免疫受体可以提供一条捷径。

我们所有的食物，不管是从我们的盘子里还是从我们的牛身上，都是从农作物中获取的，而五岁以下的死亡人数中，有将近一半是由于营养不良造成的，保护作物免受疾病的危害具有很高的人道主义优先权——因此，很好的消息是，Panagiotis Sarris及其同事最近在BMC Biology上发表的一篇论文为发现新的抗病源提供了很有希望的资源。

细胞系是生物学家武器库中最有价值的工具之一。但最近的研究表明，多达六分之一的研究人员正在研究被腐蚀或污染的细胞，因此需要进行彻底的改变以保持生物研究的完整性。山姆·弗雷泽解释了更多。

致病微生物依赖于“效应蛋白”，它们通过操纵营养物质的传递或抑制宿主植物的免疫反应来增强其毒性。因此，保护作物的一个可能途径是对这些效应蛋白的靶点进行基因修饰，使它们仍然可以为植物发挥作用，但不能被效应蛋白操纵。

战胜毒力

在茉莉酸受体（一种重要的植物信号激素）的研究中，张和他的同事最近证明了这种方法在原理上的可行性。茉莉酸受体是毒力因子的一个共同靶点，因为它的激活使植物对在其活组织内完成其生命周期的病原体具有易感性。

例如，丁香假单胞菌等病原体能够通过释放一种类似茉莉酸的克兰汀来利用茉莉酸受体。在茉莉酸受体的晶体结构的指导下，张和他的同事修改了受体的结合位点，使其仍然能结合茉莉酸（保持生理功能），但不能结合克兰汀，这被证明能抑制丁香的毒力。

不幸的是，病原体与宿主之间的关系通常具有高度的特异性，识别每种植物疾病的效应器及其各自的靶点将是一项艰巨的任务——特别是一些最恶劣的病原体，如锈菌，是专性寄生虫，无法培养。然而，幸运的是，植物固有免疫系统已经进化到了这样的水平，从而为识别新的靶点提供了大量的资源，用于工程抗病。

从植物中窃取目标

负责这一有用资源的天然免疫蛋白是所谓的Nod样受体（NLRs），它识别特定的病原体效应蛋白，然后触发植物的防御反应。在任何一个特定的植物免疫系统中，它们通常都有100个，它们通过三个域来管理它们的识别和防御信号功能：一个N端信号域、一个核苷酸结合域和一个富含亮氨酸的重复域。

然而，其中一些还含有“非典型结构域”，它们似乎是从病原体效应蛋白的靶点上提取的。因此，将目标整合到nlr中，使它们能够充当诱饵来捕获效应蛋白，然后触发防御反应。

在他们的研究中，Sarris和同事们对40种植物的基因组中可能的诱饵序列（称为NLR整合域（ID））进行了广泛的研究，包括重要的作物，如玉米、小麦和大麦。从识别出的720个NLR ID中，它们报告了一个唯一的265个ID；这些命中中的一些与已知的效应器目标或前一个屏幕中识别的NLR ID重叠，这是意料之中的；但是，它们也添加了许多新的。

一系列机会

例如，其中一些靶点对病原体可能比宿主更为重要，因此它们的缺失可能导致抗病性。或者，通过显示一个效应靶的特定区域，实际上是靶的，它们可以使我们以一种防止相互作用的方式突变靶（就像张和同事所做的那样）。更普遍地说，它们加深了我们对NLR融合功能的理解，这样我们就可以根据已知的效应靶来设计我们自己的融合。

认识到这些可能性还有一段路要走；然而，萨里斯和他的同事们目前的研究，以及克罗伊和他的同事们的密切相关的研究，使我们更加接近。

更多关于这项研究的背景和意义，可以在相应的评论和研究热点中找到，分别在BMC生物学和基因组生物学中。