在與病原菌漫長(zhǎng)的“軍備競(jìng)賽”中，植物通過免疫受體識(shí)別“入侵信號(hào)”，并迅速啟動(dòng)防御反應(yīng)。然而，這些受體往往具有高度的物種特異性。近年來(lái)，科學(xué)家嘗試通過跨物種轉(zhuǎn)移免疫受體來(lái)增強(qiáng)作物抗病性，但常面臨受體在異源系統(tǒng)中兼容性差、功能受限甚至失活等問題。如何讓抗病受體在不同作物中保持穩(wěn)定的免疫活性，一直是植物免疫與分子育種領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。

2025年10月13日，德國(guó)圖賓根大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在Nature Biotechnology以長(zhǎng)文形式在線發(fā)表題為“Engineered pattern recognition receptors enhance broad-spectrum plant resistance”的研究論文。該研究創(chuàng)新性提出了一種基于受體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的全新策略，通過“生物編輯免疫受體”有效解決了跨物種兼容性問題，為實(shí)現(xiàn)作物廣譜、穩(wěn)定、無(wú)負(fù)效應(yīng)的抗病改良開辟了新路徑。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦于擬南芥的類受體蛋白R(shí)LP23, 該受體能識(shí)別來(lái)自真菌、細(xì)菌和卵菌三大類病原菌的信號(hào)分子。研究人員將RLP23轉(zhuǎn)移至番茄后，顯著提升了番茄對(duì)多種病原菌的抗性，展現(xiàn)出良好的廣譜防御效果。

研究人員意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刪除RLP23的C端胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（僅19個(gè)氨基酸）后，其在異源系統(tǒng)（如煙草）中的免疫功能顯著減弱，表明該結(jié)構(gòu)域?qū)缥锓N適配至關(guān)重要?；诖私Y(jié)果，作者巧妙設(shè)計(jì)了優(yōu)化版的RLP23：將來(lái)源于番茄類受體蛋白的胞內(nèi)“小尾巴”結(jié)構(gòu)域替換到 RLP23的C端后,其免疫力顯著增強(qiáng)。而進(jìn)一步替換全部C端結(jié)構(gòu)域后，優(yōu)化型 RLP23 在番茄中的免疫活性提升超過4 倍，并賦予植物對(duì)細(xì)菌、真菌和卵菌更強(qiáng)的廣譜抗性。值得注意的是，這種抗性增強(qiáng)并未帶來(lái)生長(zhǎng)或產(chǎn)量損失。

更有意思的是，該策略在水稻和楊樹等系統(tǒng)中同樣適用，表現(xiàn)出在雙子葉、單子葉及木材植物中的優(yōu)異兼容性與通用性。

綜上所述，作物可以“借助”擬南芥的免疫受體 RLP23 獲得廣譜抗性，而 RLP23則“借助”作物自身結(jié)構(gòu)域賦予其更強(qiáng)大的免疫功能。這種“雙向奔赴”的生物編輯免疫受體策略具有提升作物廣譜抗病的巨大潛力。

鑒于成果的重要性與創(chuàng)新性，Nature Biotechnology 同期在線發(fā)表了由楊遠(yuǎn)坤博士獨(dú)立撰寫的研究簡(jiǎn)報(bào)（Research Briefing）“Engineering pattern recognition receptors facilitates plant resistance breeding”，強(qiáng)調(diào)了該研究在未來(lái)作物抗病育種領(lǐng)域的重大應(yīng)用前景。

德國(guó)圖賓根大學(xué)楊遠(yuǎn)坤博士（現(xiàn)荷蘭萊頓大學(xué)瑪麗·居里博士后）為第一作者和共同通訊作者，Andrea Gust博士為共同通訊作者。研究得到了德國(guó)圖賓根大學(xué)Thorsten Nürnberger 教授，荷蘭萊頓大學(xué)丁平濤博士，英國(guó)塞恩斯伯里實(shí)驗(yàn)室Jonathan D. G. Jones 教授以及西北農(nóng)林科技大學(xué)黃麗麗教授等的大力支持。該項(xiàng)目獲得了歐盟瑪麗·居里博士后基金（MSCA）、歐盟ERC基金及德國(guó)DFG基金的資助。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41587-025-02858-8