水稻是我國重要的糧食作物之一。如何保障糧食安全、讓作物免受水稻病蟲害等威脅，一直是作物育種學(xué)家和病理學(xué)家們的研究重點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，在選育廣譜抗病水稻品種過程中面臨的兩個(gè)棘手困境：

1. 高抗病的水稻品種往往通過犧牲生長發(fā)育為代價(jià)，換取抗病性實(shí)現(xiàn)生存，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。如何維持抗病和高產(chǎn)之間的平衡？

2. 病原菌也在不斷地進(jìn)化，如何讓植物有效抵御病原菌的入侵？

如今有了重大進(jìn)展！

重磅科研成果

2021年9月30日，何祖華研究團(tuán)隊(duì)在《Cell》發(fā)表題為“Ca2+?Sensor-Mediated ROS Scavenging Suppresses Rice Immunity and Is Exploited by a Fungal Effector”的研究論文。揭示了以ROD1（RESISTENCE OF RICE TO DISEASES1）為免疫抑制中樞，通過降解超氧活性因子ROS，抑制植物的免疫反應(yīng)，平衡植物防御和生長之間的沖突。研究揭示了宿主和病原體采用的整合Ca2+傳感和ROS穩(wěn)態(tài)抑制植物免疫的分子框架，提供了一個(gè)跨界調(diào)控ROS穩(wěn)態(tài)的例子，并且為培育抗病、高產(chǎn)作物提供了理論依據(jù)。

MST技術(shù)助力研究分析

水稻中，ROD1編碼一種Ca2+傳感器蛋白，以Ca2+依賴的方式結(jié)合到磷酸肌醇脂質(zhì)，靶向至特定膜區(qū)域。ROD1刺激過氧化氫酶CatB的活性，促進(jìn)活性氧(ROS)清除。

◆?采用MST技術(shù)分析，證實(shí)了ROD1與Ca2+具有親和力

◆?Kd值為0.4x10-3mM (綠色曲線)

研究人員鑒定了ROD1的C2結(jié)構(gòu)域，具有4個(gè)天冬氨酸(D)殘基（下圖）。

研究人員用微量熱泳動(dòng)(MST)技術(shù)分析得出4個(gè)D位點(diǎn)(D72、D85、D132和D135)，是ROD1與Ca2+的結(jié)合活性位點(diǎn)。相較于ROD1蛋白與Ca2+的親和力，突變蛋白的結(jié)合活性大大降低。另外，遺傳結(jié)果表明，與Ca2+的結(jié)合直接影響ROD1的膜定位，進(jìn)而影響ROD1調(diào)節(jié)免疫和植物生長功能。

◆?通過MST技術(shù)，定量觀察到突變蛋白與Ca2+的親和力

◆?ROD1D132N與Ca2+的Kd值為0.8mM （藍(lán)色曲線）

◆?ROD1D-quad與Ca2+的Kd值為1.3mM（紅色曲線）

另一方面，研究發(fā)現(xiàn)稻瘟菌中具有與ROD1結(jié)構(gòu)類似的毒性蛋白AvrPiz-t。AvrPiz-t與CatB強(qiáng)烈相互作用，顯著提高ROS清除效率，增加植物的易感性。研究結(jié)果表明AvrPiz -t利用ROD1介導(dǎo)的免疫抑制途徑來進(jìn)行侵染。

◆?通過MST技術(shù)，比較ROD1和AvrPiz-t的Ca2+結(jié)合活性，發(fā)現(xiàn)AvrPiz-t與Ca2+親和力非常弱，Kd值為1.02mM

◆?Ca2+與ROD1的Kd值為0.54x10-3mM （綠色曲線）

◆?Ca2+與AvrPiz-t的Kd值為1.02mM（紫色曲線）

NanoTemper創(chuàng)新的MST技術(shù)，在檢測Kd值時(shí)，不僅僅依賴于分子量的變化，由結(jié)合引起的電荷、水化層和構(gòu)相的變化均能被檢測到。因此，可完成蛋白與鈣離子分子間親和力測定，mM級的弱親和力也可被精確檢測。

基于微量熱泳動(dòng)技術(shù) (MST)，定量檢測分子間的親和力。

僅需微量樣品，即可直接在溶液中測定分子間結(jié)合。無需固定，不受檢測樣品種類的限制

檢測速度快、測量范圍廣 (Kd?: 從pM到mM)。

儀器操作簡單，無需繁瑣的清洗維護(hù)。