近日，农林生物安全全国重点实验室王一鸣教授研究团队在 Science 期刊发表题为“A pair of chitosan receptors confer broad-spectrum fungal resistance”的研究论文。

该研究首次鉴定到植物分泌蛋白 OsFID1 是壳聚糖（chitosan）的一类新受体，可特异性识别病原菌细胞壁组分壳聚糖；并揭示 OsFID1 与其协同细胞膜受体 OsFID2 共同介导植物免疫、调控广谱真菌抗性的分子机制。这项成果不仅首次阐明植物识别壳聚糖并启动免疫应答的分子机理，更揭示了分泌蛋白充当病原菌识别受体这一全新免疫识别模式，为作物抗病分子育种提供了新的理论基础。

真菌病害是制约农作物产量与品质的重大威胁，在我国主栽作物上高发的重要真菌病害便达 80 余种。挖掘植物识别真菌的新型受体、破译其免疫调控机制，是研发绿色高效免疫诱抗制剂、培育广谱抗病新品种的核心突破口。壳聚糖作为经典的植物免疫激活物质，既可诱导作物产生广谱抗病能力，还兼具促生长等多重生理功效，自上世纪 90 年代起便广泛应用于农作物病害绿色防控。但长久以来，植物究竟依靠何种分子识别壳聚糖，这一关键科学问题始终悬而未决。

OsFID1与壳多糖（DP 2- DP 7) 结合检测

细胞膜受体主导的免疫识别，是植物抵御病原入侵的第一道屏障。该研究发现，当水稻受到病原真菌侵染时，质外体会迅速富集一批携带 DUF26（Domain‑of‑unknown function 26）结构域的蛋白，而该类蛋白此前的生物学功能一直是未解之谜。研究团队将这类真菌诱导型 DUF26 蛋白命名为 Fungal-induced DUF26 proteins（FIDs）。结合结构生物学预测与多组分子互作实验，证实 OsFID1 可以特异性结合真菌细胞壁来源的壳聚糖，却不识别几丁质（chitin）、细菌细胞壁多糖以及植物自身细胞壁多糖。进一步实验表明，OsFID1 偏好识别聚合度（Degree of Polymerization, DP）为 4 至 7 的壳聚糖，而对 DP 为 2 至 3 的短链壳聚糖无明显结合能力。

然而，定位于质外体的 OsFID1 在捕获壳聚糖信号之后，又是如何把胞外免疫信号跨膜传入胞内？围绕这一关键问题，团队继续开展解析：OsFID1 能够与细胞膜定位的受体激酶 OsFID2 发生相互作用，由此完成胞外识别信号向胞内免疫通路的转导。尤为关键的是，OsFID1‑OsFID2 均不与已知免疫共受体 OsBAK1 以及 OsCERK1‑OsCEBiP 复合体互作，表明二者组成了一套此前未曾报道的全新植物免疫识别模块。

OsFID1 与 OsFID2 作为共受体

在感知质外体壳聚糖过程中的作用机制

进化分析结果表明，FID1 同源蛋白广泛分布于陆生植物中，且绝大多数同源蛋白具有壳聚糖结合活性，提示 FID1 介导的真菌识别机制在陆生植物中高度保守。研究人员将水稻 OsFID1 在小麦、玉米中异源表达，可显著提升两种作物对真菌病害的抵抗能力，充分印证 OsFID1 及其同源基因在广谱抗真菌作物育种中的巨大应用潜力。

农林生物安全全国重点实验室、南京农业大学植物保护学院王一鸣教授为通讯作者。南京农业大学博士生黄克依与高级实验师吴婧妮为论文共同第一作者。华中农业大学 Kenichi Tsuda 教授、美国南卡罗莱纳大学/中山大学傅正擎教授、西湖大学柴继杰教授、曹禺博士、湘湖实验室贾堡磊研究员、蒲中机副研究员、中科院大连化学物理研究所尹恒研究员、浙江大学邓一文教授、中国农业大学赵文生教授、上海交通大学陈焕教授、西北农林科技大学王文钊副教授、韩国釜山大学 Sun Tae Kim 教授、南京农业大学植物保护学院张正光教授、李刚教授、顾沁教授、前沿交叉学院李盛本教授、熊国胜教授、农学院高夕全教授、生命科学学院孙广正教授等多位专家共同参与了本项研究。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、农林生物安全全国重点实验室联合攻关等项目资助。

全文链接：A pair of chitosan receptors confer broad-spectrum fungal resistance | Science