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利用抗病基因改造農作物抗病性是防治病害最為綠色經濟高效的方式。中國科學院遺傳與發育生物學研究所陳宇航和周儉民合作團隊，對十字花科作物最大的病害——根腫病，進行了深入研究，克隆出廣譜抗根腫病基因，闡明了其作用機制，并以我國西漢著名將領衛青（WeiTsing）的名字為該基因命名。
相關研究成果發表在北京時間2023年6月8日出版的國際學術期刊《細胞》上。有評論認為，這項研究不僅在油菜等十字花科作物育種中有良好應用前景，更為重要的是在植物中首次發現了鈣離子釋放通道及其介導的免疫機制，是我國科學家繼發現植物抗病小體后在該領域取得的又一項理論創新。
周儉民介紹，自20世紀20年代我國首次發現根腫病以來，該病發生面積不斷增加，近年來呈快速蔓延的趨勢。據統計，每年根腫病在我國的發病面積達4800萬~6000萬畝，而且根腫菌在土壤中可存活二十年，耕地一旦被污染，將不再適合種植十字花科作物。
“植物也有自己的免疫機制。”周儉民研究員帶領團隊在這一方向上深耕。他介紹：“但已知的根腫病抗病基因數目少、機制研究薄弱，且田間已經出現了新的毒性菌株，導致現有抗根腫病基因抗性喪失。因此，挖掘高效廣譜抗根腫病基因是抗根腫病育種面臨的巨大挑戰。”
在這項研究中，陳宇航和周儉民團隊綜合利用遺傳學、生物化學、結構生物學及生理學等方法，分離鑒定到了高抗根腫病基因WTS并闡明了其分子機制。“WTS編碼一個從未報道過的蛋白，導入油菜后不僅表現出良好的抗性，生長發育也完全正常；攜帶WTS的油菜對多個根腫菌表現為高抗，包括在現有抗性品種上表現出高致病力的菌株，表明WTS是一個廣譜抗性基因。因此WTS在油菜抗根腫病分子育種中有很好的應用價值。”陳宇航說，“進一步研究發現，當根腫菌侵染時，WTS在中柱鞘細胞中特異表達并自我裝配為定位于內質網的新型鈣離子通道，通過介導內質網鈣離子釋放激活下游免疫反應，從而保護根部維管束系統免受病菌的侵害。”
這也是首次在植物中發現鈣離子釋放通道。陳宇航介紹，該成果表明植物不僅可以通過傳統的抗病小體激活鈣信號，還能組裝成全新的離子通道來激活鈣信號和免疫反應，而WTS復合物就是鈣離子釋放通道。陳宇航說：“此外，WTS在根部特異細胞層的誘導和作用方式，對其他土傳病害抗性機制的研究有重要借鑒意義。”（記者齊芳）
(責編：李依環、孫競)關鍵詞：
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