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6月8日，《细胞》杂志发表中国科学院遗传与发育生物学研究所陈宇航和周俭民合作团队研究成果，团队克隆了广谱抗根肿病基因，以我国西汉著名将领“卫青”为其命名，并在植物中首次发现钙离子释放通道及其介导的免疫机制，阐明其作用原理。该项研究是我国科学家继发现植物抗病小体后在该领域取得的又一项重大理论突破，在十字花科作物抗根肿病育种中有良好应用前景。

根肿病是油菜等十字花科作物危害最大的病害。近年来，随着农业机械化的不断发展，根肿病在我国呈快速蔓延的趋势，每年在我国的发病面积达4800-6000万亩，约占全国十字花科作物种植面积的30%。利用抗病基因改造农作物是防治病害最为绿色经济高效的方式，但已知的根肿病抗病基因数目少、机制研究薄弱，且田间已经出现了新菌株，导致现有抗根肿病基因抗性丧失。

受到根肿病侵害的油菜根部肿大症状。四川农业大学副教授杨辉供图

陈宇航和周俭民团队综合利用遗传学、生物化学、结构生物学及生理学等方法，分离鉴定到了高抗根肿病基因WTS。WTS编码一个从未报道过的蛋白，导入油菜后不仅表现出良好的抗性，生长发育也完全正常；携带WTS的油菜对多个根肿菌表现为高抗，包括在现有抗性品种上表现出高致病力的菌株，表明WTS是一个广谱抗性基因。

WTS的作用机制。WTS编码定位于内质网的钙离子通道，通过介导钙释放触发下游免疫反应，抵御根肿菌的入侵、保护植物维管束系统。

进一步研究发现，当根肿菌侵染时，WTS在中柱鞘细胞中特异表达，并自我装配为定位于内质网的新型钙离子通道，通过介导内质网钙离子释放激活下游免疫反应，在中柱外围形成保护屏障,从而保护根部维管束系统免受病菌的侵害。

该成果表明，植物不仅可以通过传统的抗病小体激活钙信号，还能利用NLR家族以外的其它蛋白，组装成全新的离子通道来激活钙信号和免疫反应。不同于质膜定位的抗病小体，WTS复合物定位于内质网，表明其为钙离子释放通道，这也是在植物中首次发现钙离子释放通道；此外，WTS在根部特异细胞层的诱导和作用方式，对其它土传病害抗性机制的研究有重要借鉴意义。

据了解，周俭民团队长期研究植物免疫机制，前期通过与清华大学研究柴继杰等团队合作，于2019年在国际上首次发现了植物抗病小体，揭示了植物NLR家族抗病蛋白激活免疫的核心机制。随后，周俭民团队与遗传发育所的陈宇航团队、何康敏团队及清华大学的柴继杰团队合作，于2021年揭示了经典抗病小体ZAR1的离子通道功能，明确了钙离子作为植物激活免疫的初始信号。陈宇航团队与清华大学柴继杰团队合作，于2022年解析了小麦抗病小体Sr35的离子通道活性，进一步支持了植物免疫的钙信号理论。

中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员王伟、博士后秦力、博士生张文静及唐凌汇为该篇论文的第一作者；陈宇航研究员、周俭民研究员与王伟副研究员为论文的共同通讯作者。参加这项工作的还有四川农业大学的黄云团队和中国科学院遗传与发育生物学研究所的梁承志团队。该项研究得到了国家重点研发计划、国家自然基金及中科院战略先导专项的支持。