文章信息

文章题目：Remodelling autoactive NLRs for broad-spectrum immunity in plants

期刊：Nature

发表时间：2025 年 7 月 16 日

主要内容：清华大学生命科学学院刘玉乐实验室在 Nature 杂志上发表了题为“Remodelling autoactive NLRs for broad-spectrum immunity in plants”的研究论文，开创性地建立了一种简单高效的人工设计植物抗病基因的全新策略，利用蛋白质工程，将一种携带病原蛋白酶识别切割位点（PCS）的多肽与激活型植物 NLR 免疫受体（aNLR）融合，使其保持失活状态，直到融合蛋白被病原体蛋白酶切割，释放出 aNLR，激活强烈的免疫反应，可使植物获得广谱、持久且完全的抗病。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09252-z

使用TransGen产品：

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背景介绍

植物病原对作物生长和产量构成毁灭性威胁，培育抗病作物是保障全球粮食安全与生态可持续发展的迫切需求。 近年来，重塑植物免疫受体以获得新型抗病基因已成为应对这一威胁的重要策略，然而，现有方法受限于病原的快速进化，往往难以实现广谱持久的抗病。植物 NLR 免疫受体主要包括 TNL（TIR-NLR）、CNL（CC-NLR）和 RNL（CCR-NLR）。其中，TNL 和 CNL 负责识别病原效应因子，RNL 在免疫信号传导中发挥关键作用。近年的研究表明，CNL 和 RNL 在识别病原入侵后可组装形成抗病小体，在膜上形成钙离子通道激活免疫反应，这一过程依赖其 CC 或 CCR 结构域的氨基（N）端序列的完整性。与此一致的是，刘玉乐团队十年前就发现，在 CNL 的 N 端融合额外多肽会抑制其功能。另一方面，在 NLR 的 MHD 基序或其他关键区域引入特定突变，可产生自激活型植物 NLR 免疫受体（autoactive NLR, aNLR）。此外，全世界约 45% 的植物病毒编码其侵染所必需的蛋白酶，大量细菌、真菌、卵菌、线虫和刺吸式昆虫也依赖向植物细胞分泌蛋白酶致病。

文章概述

研究团队在植物中表达一种 C 端携带病原蛋白酶识别切割位点（PCS）的多肽与激活型植物 NLR 免疫受体（aNLR）的 N 端融合的蛋白。无病原存在时，aNLR 被融合多肽抑制，保持失活状态；当病原入侵时，其编码或分泌的蛋白酶特异切割融合蛋白，释放aNLR，从而激活强烈免疫反应，诱发植物对病原的抗性。若选用保守性高的蛋白酶识别切割位点，该策略可赋予植物广谱且持久的抗病性。研究团队进一步通过实验证明，单个工程化改造的 NLR 受体即可赋予植物（例如模式植物本生烟草、经济作物大豆）对多种马铃薯 Y 病毒属病毒的广谱完全抗性。鉴于不同界的多种病原生物（包括病毒、细菌、卵菌、真菌、线虫和刺吸式昆虫）均编码蛋白酶，这一策略具有望成为植物抗病工程的通用策略，实现对多类病原的抵抗。

人工设计抗病基因示意图

该策略构建抗病基因具有多重优势：构建简单（仅需改造单个 aNLR 基因）、可针对大量不同的病原定制抗病基因、抗性广谱且持久稳定、不易被病原突破，且抗病效果强（对病毒等病原可实现完全免疫）。此外，该方法具有高度普适性，适用于所有作物，并可与基因组编辑技术结合，直接编辑植物 NLR 基因获得新抗病基因。

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TransZol Up (ET111)

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• 适用于快速提取多种组织和细胞中的总 RNA。

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• 提取速度快：一个小时内可完成反应。

• 操作可视化：溶液呈粉红色，便于分离水相和有机相。

• 提取纯度高：DNA 和蛋白质的污染低。

• RNA 溶解液：便于 RNA 保存和降低对反转录反应的抑制。

TransScript^® One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311)

本产品以 RNA 为模板，在同一反应体系中，合成第一链 cDNA 的同时去除 RNA 模板中残留的基因组 DNA。反应结束后，只需在 85℃ 加热 5 秒钟，即可同时失活 TranScript^® RT/RI 与 gDNA Remover。

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• 反应结束后，同时热失活 RT/RI 与 gDNA Remover。

• 合成片段≤12 kb。

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使用TransZol Up (ET111) 产品发表的部分文章：

• Wang J Z, Chen T Y, Zhang Z D, et al. Remodelling autoactive NLRs for broad-spectrum immunity in plants [J]. Nature, 2025.(IF 48.5)

• Zhou X, Wang G, Tian C, et al. Inhibition of DUSP18 impairs cholesterol biosynthesis and promotes anti-tumor immunity in colorectal cancer[J]. Nature Communications, 2024.(IF 14.7)

• Zhou L, Jiang L, Li L, et al. A germline-to-soma signal triggers an age-related decline of mitochondrial stress response[J]. Nature Communications, 2024.(IF 14.7)

• Ran R, Li L, Cheng P, et al. High frequency of melanoma in cdkn2b-/-/tp53-/-Xenopus tropicalis[J]. Theranostics, 2024.(IF 13.3)

• Duan H J, Chu H Q, Cao T M, et al. Investigation of the cell composition and gene expression in the delayed-type hypersensitivity tuberculin skin test[J]. Military Medical Research, 2023.(IF 34.91)

• Liu Y, Chen Y, Zhao Q, et al. A positive TGF‐β/miR‐9 regulatory loop promotes the expansion and activity of tumour‐initiating cells in breast cancer[J]. British Journal of Pharmacology, 2023.(IF 9.47)

• Xu C, Ma H, Gao F, et al. Screening of organophosphate flame retardants with placentation-disrupting effects in human trophoblast organoid model and characterization of adverse pregnancy outcomes in mice[J]. Environmental health perspectives, 2022.(IF 9.8)

使用TransScript^® One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311）产品发表的部分文章：

• Wang J Z, Chen T Y, Zhang Z D, et al. Remodelling autoactive NLRs for broad-spectrum immunity in plants [J]. Nature, 2025.(IF 48.5)

• Zhao P Z, Yang H, Sun J Y, et al. Targeted MYC2 stabilization confers citrus Huanglongbing resistance [J]. Science, 2025.(IF 44.7)

• Wang Y, Wang Y, Zhu Y, et al. Angiomotin cleavage promotes leader formation and collective cell migration[J]. Developmental Cell, 2025.(IF 10.7)

• Zhao K, Zhang J, Fan Y, et al. PSC1, a basic/helix–loop–helix transcription factor controlling the purplish‐red testa trait in peanut[J]. Journal of Integrative Plant Biology, 2025.(IF 9.3)

• Wang S, Du Y, Zhang B, et al. Transplantation of chemically induced pluripotent stem-cell-derived islets under abdominal anterior rectus sheath in a type 1 diabetes patient[J]. Cell, 2024.(IF 45.5)

• Zhu J, Zhong X, He H, et al. Generation of human expandable limb-bud-like progenitors via chemically induced dedifferentiation[J]. Cell Stem Cell, 2024. (IF 19.8)

• Hong Y, Yu Z, Zhou Q, et al. NAD+ deficiency primes defense metabolism via 1O2-escalated jasmonate biosynthesis in plants[J]. Nature Communications, 2024. (IF 14.7)

• Zhang H, Ma J, Wu Z, et al. BacPE: a versatile prime-editing platform in bacteria by inhibiting DNA exonucleases[J]. Nature Communications, 2024.(IF 14.7)

• Zuo F, Jiang L, Su N, et al. Imaging the dynamics of messenger RNA with a bright and stable green fluorescent RNA[J]. Nature Chemical Biology, 2024.(IF 12.9)

• Gong Q, Wang Y, He L, et al. Molecular basis of methyl-salicylate-mediated plant airborne defence[J]. Nature, 2023.(IF 50.5)

• Fan H, Quan S, Ye Q, et al. A molecular framework underlying low-nitrogen-induced early leaf senescence in Arabidopsis thaliana[J]. Molecular Plant, 2023.(IF 17.1)

• Wang Y, Wang Z, Chen W, et al. A KDPG sensor RccR governs Pseudomonas aeruginosa carbon metabolism and aminoglycoside antibiotic tolerance[J]. Nucleic Acids Research, 2023.(IF 16.6)

• Zhang W, Pan X, Xu Y, et al. Mevalonate improves anti-PD-1/PD-L1 efficacy by stabilizing CD274 mRNA[J]. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2023.(IF 14.7)

• Liu W, Yao Q, Su X, et al. Molecular insights into Spindlin1-HBx interplay and its impact on HBV transcription from cccDNA minichromosome[J]. Nature Communications, 2023.(IF 14.7)

• Yan Z W, Chen F Y, Zhang X, et al. Endocytosis-mediated entry of a caterpillar effector into plants is countered by Jasmonate[J]. Nature Communications, 2023.(IF 14.7)

• Guan J, Wang G, Wang J, et al. Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells[J]. Nature, 2022.(IF 50.5)

• Chen J, Ou Y, Luo R, et al. SAR1B senses leucine levels to regulate mTORC1 signalling[J]. Nature, 2021.(IF 50.5)