京都大学研究生院农学研究科的寺内良平教授和公益财团法人岩手生物工学研究中心的清水元树主任研究员等组成的研究团队，与东京农业大学、农研机构、塞恩斯伯里实验室（英国）、约翰英纳斯中心（英国）共同宣布，发现了一种通过识别稻瘟病分泌的蛋白质并诱导水稻产生抗体的蛋白质“Pias”。在“Pias”中发现它的基本结构上携带了结构域“DUF761”。该结构域能像假饵料一样吸引稻瘟病菌蛋白质，诱导产生抗体。这一成果有望应用于开发广谱抗病害作物品种。相关成果已发布在国际学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》的2022年6月30日号上。

图1水稻抗性基因Pias吸引稻瘟病菌AVR-Pias的机理（供图：京都大学）

稻瘟病被认为是世界10大作物病害之一，阐明对抗稻瘟病的抗性机理有望为粮食的稳定生产做出较大贡献。

此次研究团队在研究水稻针对稻瘟病菌产生新抗性基因的过程中，着重关注了不会感染稻瘟病“2012-1菌株”的外国品种“Keiboba”上。针对不感染稻瘟病的“Keiboba”和感染稻瘟病菌（没有抗性基因）的水稻品种“一见钟情”，制作了两者的杂交群，通过使用独自开发的基因组解析技术“RaIDEN法”寻找了抗性基因。

研究结果发现了抗性基因，并将其命名为“Pias”。根据氨基酸序列推测，该抗性基因产生的蛋白质应该是由一对非常相似的蛋白质构成的NLR型免疫受体蛋白。这种受体蛋白质是由Pias-1和Pias-2构成的。这对蛋白质结合在一起，相互协调，发挥作用。

同时，研究团队还成功地鉴定出了该蛋白识别出的稻瘟病菌因子，并将其命名为AVR-Pias。

图2水稻抗性蛋白质Pias上携带的结构域DUF761，发挥像假饵料一样的作用，通过吸引稻瘟病菌的蛋白AVR-Pias，诱发抗体的产生（供图：京都大学）

另外研究团队还从氨基酸序列发现，Pias-2的末端，除了基本结构之外，还携带了结构域“DUF761”，这种携带结构域中还结合了稻瘟病菌AVR-Pias，Pias蛋白应该是通过在携带域中像假饵料一样吸引稻瘟病菌并加以识别，从而发挥了抗性。

研究团队还以多系稻属植物为材料，寻找了与Pias-2非常相似的基因，发现在与“DUF761”相同的位置上，存在着各种各样的携带结构域。研究团队还发现携带结构域可以像假饵料一样发挥抗性的机制，广泛存在于水稻系统中。一般认为，水稻在进化过程中吸收了将病原菌作为靶标的水稻蛋白的一部分，而成为携带结构域。此次的研究通过基因组分析，还发现携带结构域有结合与分离的痕迹。

寺内教授指出：“本次发现的由Pias-1和Pias-2组成的NLR型免疫受体蛋白起到了传感器的作用（传感器NLR），并通过向另一个NLR蛋白（辅助NLR）传达信息而发挥抗性。这种模块状系统人类很容易模仿，未来可通过人工设计携带域，有望研究出抗病范围更广的作物。今后，我们将对Pias-1和Pias-2构成的蛋白进行三维结构分析，以进一步明确该结合的机理”。

原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部

【论文信息】
杂志：Proceeding of National Academy of Science，USA（PNAS）
论文：A genetically linked pair of NLR immune receptors show contrasting patterns of evolution
DOI：pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2116896119