茉莉素：激活植物防御反應

謝道昕（右一）與課題組成員在實驗中。

在長期的演化過程中，植物獲得了復雜而精巧的機制調控可塑性生長能力，以增強其對多變復雜環境的適應性。激素對于植物的新陳代謝、生長發育和繁衍生息等各種生命活動起重要調節作用。闡明植物激素的感知及其調控植物生長發育和防御反應的機制，是植物生物學的前沿領域。

植物激素作用的分子機理重大研究計劃（以下簡稱重大計劃）對這一領域進行了重點部署。通過該重大計劃的實施，我國科學家取得了多項重大成果。在重大計劃的資助下，清華大學生命科學學院教授謝道昕課題組在植物科學領域率先闡明了茉莉素和獨腳金內酯這兩類重要植物激素的受體感知機制，系統地闡述了茉莉素調控植物生長發育和防御反應的信號傳導機制；在生命科學領域首次揭示了新型的配體受體不可逆識別規律。

茉莉素對于植物的生命活動起重要的調控作用，不僅調控植物對病蟲和非生物逆境的防御反應，還調控植物育性和衰老等多種生長發育過程。植物如何感知茉莉素是半個多世紀以來一直懸而未決的重大科學問題。謝道昕課題組發現了一種被命名為COI1的蛋白是茉莉素的受體，這對茉莉素信號轉導的研究具有深遠影響。

對于茉莉素信號傳導過程，謝道昕課題組闡明了一系列關鍵轉錄因子所組合產出的各種蛋白復合體在茉莉素途經中的重要作用，從而揭示了茉莉素調控植物抗病抗蟲反應、雄性不育、葉片衰老、花色素苷積累和表皮毛形成的分子機制。中國科學院遺傳與發育生物學研究所發現，茉莉素途徑的核心轉錄因子MYC2通過與轉錄中介體亞基MED25的互作實現與RNA聚合酶的溝通交流，從而特異性地調控茉莉素響應基因的表達。他們還揭示了轉錄因子利用降解促進激活調控防御反應這一在生物界保守的新機制。

作為一種適應性生長機制，茉莉素在激活防御反應的同時也調控諸多生長發育過程，然而，植物抗性和生長發育之間常存在負相關。謝道昕課題組發現了茉莉素介導植物防御反應的重要調控因子JAV1,遺傳操作JAV1可以顯著提高植物抗蟲抗病性、但不影響植物生長發育，揭示了一種新的植物體平衡生長發育與防御反應過程的分子機制。李傳友課題組對蕃茄基因Spr8進行遺傳操作也可以打破植物抗性和生長發育之間的負相關，揭示了植物病原菌互作的新機理。這些研究成果在植物保護方面具有重要應用前景，為開辟病蟲害治理提供了新的策略。