近日,南京农业大学生命科学学院常明教授课题组应邀在《Cell》旗下植物科学领域专业期刊《Trends in Plant Science》在线发表评论文章“From Convergence to Design in Pattern Recognition Receptors”。文章系统总结了植物模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)在进化过程中呈现的功能趋同规律,并提出如何基于这一规律开展合成设计,为作物广谱抗病育种提供新的理论框架和技术思路。

该评论聚焦近期发表于《Science》的一项重要研究。研究发现,来自柚子的选择性冷休克蛋白受体SCORE(selective cold shock protein receptor)虽然在进化上不同于茄科植物中的冷休克蛋白受体CORE(cold shock protein receptor),但二者能够识别相同类型的细菌冷休克蛋白肽段,体现了植物PRR免疫受体在不同谱系中发生功能趋同进化的现象。这一发现揭示了植物免疫系统中可能普遍存在的“保守识别逻辑”,为跨物种免疫受体发现与设计提供了重要启示。
文章还重点评述了该研究如何结合结构建模与关键氨基酸残基分析,将进化信息转化为可操作的设计原则,并成功构建出能够识别多种病原来源分子模式的合成SCORE变体,显著拓展了免疫识别谱。这种“从进化趋同到理性设计”的研究路径,为突破传统免疫受体挖掘的物种限制提供了可推广的模式。
此外,文章讨论了研究中采用的蛋白激酶BRI1(brassinosteroid insensitive 1)的激酶结构域作为信号报告系统的创新意义,该策略为合成PRR免疫受体的高通量功能筛选提供了有效工具。但是,合成PRR免疫受体在不同作物中的稳定表达、信号兼容性以及生态安全性仍有待进一步研究。
该评论文章共同第一作者为南京农业大学生命科学学院博士研究生杨文涛、王琪,以及清华大学生命科学学院博士研究生卢彦静(本科就读于南京农业大学农学院种子科学与工程专业211班),南京农业大学生命科学学院已毕业硕士研究生仇攀棋参与论文写作,常明教授为通讯作者。

Figure 1. From evolutionary convergence to synthetic design of pattern recognition receptors.
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编辑:常明
校对:李娜
审核:陈熙