近日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤團隊揭示了細胞質(zhì)類受體激酶MtLICK1/2在豆科植物與根瘤菌共生信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和免疫調(diào)控中的雙重功能，拓展了科學(xué)家對共生與免疫交叉新領(lǐng)域的認知。
在復(fù)雜的土壤環(huán)境中，植物生長既包括可以和植物建立共生關(guān)系的有益菌，又包括導(dǎo)致植物病害的病原菌。其中，根瘤菌可以和豆科植物建立共生關(guān)系，將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物可利用的銨，而植物則為根瘤菌提供光合產(chǎn)物作為碳源，二者互利共生。與之相反，病原微生物威脅著植物健康和作物產(chǎn)量。因此，豆科植物如何區(qū)分根瘤菌與病原菌，在建立共生關(guān)系的同時保持免疫防御能力，是植物生物學(xué)領(lǐng)域的未解之謎。
建立豆科植物-根瘤菌共生關(guān)系的核心在于植物對微生物分泌共生信號的識別。其中，植物細胞表面的受體激酶如MtLYK3和受體蛋白MtNFP識別根瘤菌分泌的結(jié)瘤因子，啟動共生信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。然而，關(guān)于MtLYK3和MtNFP受體復(fù)合體如何激活共生信號通路仍然未知。該研究發(fā)現(xiàn)，細胞質(zhì)類受體激酶MtLICK1/2與MtLYK3特異性相互作用，在根瘤共生過程中通過相互磷酸化激活結(jié)瘤因子受體復(fù)合物，從而啟動共生信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
進一步，該研究揭示了MtLICK1/2在“共生-免疫”調(diào)控中的雙重功能。一方面，作為結(jié)瘤因子信號通路的關(guān)鍵組分，MtLICK1/2的激酶活性直接受結(jié)瘤因子調(diào)控，進而控制根瘤菌侵染和根瘤器官發(fā)育；另一方面，MtLICK1/2在根瘤菌侵染區(qū)被激活，有效抑制植物免疫反應(yīng)，如MAPK的激活、活性氧的爆發(fā)以及免疫相關(guān)基因的表達。這一免疫調(diào)控機制確保了共生關(guān)系的建立，維持了植物基礎(chǔ)免疫能力，詮釋了豆科植物如何在“共生-免疫”這一看似矛盾的生命過程中取得平衡。
5月6日，相關(guān)研究成果以A kinase mediator of rhizobial symbiosis and immunity in?Medicago為題，發(fā)表在《自然》（Nature）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。
