作物病蟲害是農業生產的重要制約因素，威脅我國食品安全。數目眾多的抗病蛋白通過感知病原菌的存在，迅速啟動防衛反應、保護植物免受侵害，是農作物穩產高產的重要保障。然而，抗病蛋白的關鍵作用機制多年來一直是困擾植物抗病領域的重大難題。中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員周儉民課題組與清華大學研究組前期合作發現，抗病蛋白ZAR1在體外激活后能夠組裝成一個五聚體的復合物，并命名為抗病小體（Wang et al. Science, 364, pii: eaav5868. 2019；Wang et al. Science, 364, pii: eaav5870. 2019）；通過結構生物學分析，暗示ZAR1抗病小體很可能通過在細胞膜上成孔，激活免疫反應和細胞死亡，但尚不清楚ZAR1抗病小體是否真的在植物細胞膜上成孔，以及成孔后如何激活下游防衛反應和細胞死亡。解析這一機制對認識植物免疫系統具有重要理論意義。
5月12日，《細胞》（DOI:10.1016/j.cell.2021.05.003）在線發表了題為The ZAR1 resistosome is a calcium-permeable channel triggering plant immune signaling的研究論文。遺傳發育所周儉民、研究員陳宇航和何康敏與清華大學教授柴繼杰團隊通過植物免疫學、膜生物學、單分子成像和結構生物學等多學科交叉合作，闡明了ZAR1抗病小體的生化功能，揭示了抗病蛋白激活下游免疫反應的分子機制。研究發現，ZAR1抗病小體可直接插入脂膜，發揮Ca2+離子通道作用。在植物細胞中，激活后的ZAR1蛋白在植物細胞膜上形成五聚體復合物，并促進Ca2+離子內流。
研究結果揭示了ZAR1抗病小體作為Ca2+離子通道，激活免疫反應和細胞死亡的機制。抗病小體作用機制的解析，對設計抗廣譜、持久的新型抗病蛋白，發展綠色農業具有指導意義。審稿人認為，“這些重要發現將改變學界對抗病蛋白觸發細胞死亡的認識”，“利用全內反射熒光顯微鏡（TIRF）實時跟蹤定位于細胞膜的抗病小體令人振奮，這將促進一些同行開展類似研究”。
周儉民組博士畢國志、陳宇航組博士蘇敏和何康敏組博士李楠為論文的共同第一作者，周儉民、陳宇航、何康敏和柴繼杰為論文的共同通訊作者，北京師范大學教授李杰捷也參與了部分研究。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃項目的資助。
模式圖：顯示定位于質膜的抗病小體通過其陽離子通道活性激活鈣離子流和免疫反應（Bi et al. Cell, 2021）