近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張正光教授團(tuán)隊(duì)在光照調(diào)控植物免疫領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Light-induced OsLIKE1 phosphorylation enhances rice resistance against blast disease”為題，在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》。

稻瘟病是威脅全球水稻生產(chǎn)的毀滅性真菌病害，尤其在陰雨寡照條件下易暴發(fā)流行。光照如何影響水稻的抗病性，一直是植物病理學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

在前期研究中，團(tuán)隊(duì)已闡明LHCB5作為“光信號(hào)傳感器”，其磷酸化可觸發(fā)葉綠體活性氧爆發(fā)，激活水稻對(duì)稻瘟病的免疫響應(yīng)。然而，究竟是何種激酶負(fù)責(zé)LHCB5的磷酸化，光信號(hào)又是如何傳遞至該激酶，此前仍是未解之謎。本次研究中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)篩選，鑒定到一個(gè)凝集素受體類(lèi)激酶OsLIKE1。研究發(fā)現(xiàn)，OsLIKE1在細(xì)胞膜上與LHCB5互作，并在光照與病原侵染雙重誘導(dǎo)下發(fā)生自磷酸化，進(jìn)而磷酸化LHCB5，啟動(dòng)免疫應(yīng)答。遺傳證據(jù)表明，過(guò)表達(dá)OsLIKE1可顯著增強(qiáng)水稻對(duì)稻瘟病的抗性，而敲除該基因則導(dǎo)致感病性上升。

尤為重要的是，團(tuán)隊(duì)在OsLIKE1基因啟動(dòng)子區(qū)發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵的自然變異位點(diǎn)。其中第2類(lèi)SNP在強(qiáng)光條件下可顯著提升OsLIKE1的轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而促進(jìn)其蛋白積累與激酶活性，最終通過(guò)磷酸化LHCB5增強(qiáng)抗病性。通過(guò)對(duì)400余份水稻種質(zhì)進(jìn)行基因型—表型關(guān)聯(lián)分析，證實(shí)該SNP與田間稻瘟病抗性顯著相關(guān)。

該研究首次完整刻畫(huà)了“光信號(hào)—OsLIKE1激酶—LHCB5免疫蛋白”的級(jí)聯(lián)調(diào)控通路，闡明了光環(huán)境通過(guò)自然變異調(diào)控水稻免疫的分子機(jī)制，為理解“病害三角”中環(huán)境因子的作用提供了新視角。研究鑒定的OsLIKE1及其啟動(dòng)子區(qū)SNP標(biāo)記，為抗病水稻分子設(shè)計(jì)育種提供了新的基因資源和理論依據(jù)。

光照調(diào)控水稻抗稻瘟病模式圖

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院劉江濤博士為論文第一作者，張正光教授和劉木星教授為共同通訊作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院張海峰教授、李剛教授、楊雷云教授和劉昕宇副教授，以及南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院劉裕強(qiáng)教授和江蘇省農(nóng)科院劉永鋒研究員、齊中強(qiáng)副研究員參與該研究。美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)的Ping Wang教授提供指導(dǎo)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目以及江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67504-y