植物免疫系统依赖于一类称为NLR（nucleotide-binding leucine-rich repeat receptors）的胞内免疫受体。这类蛋白如同细胞内的“分子哨兵”，能够识别病原菌分泌的效应蛋白。一旦被激活，它们会迅速寡聚组装成“抗病小体”（resistosome），从而启动强烈的免疫反应，并在侵染部位诱导细胞程序性死亡，以阻止病原体进一步扩散。近年来，科学家们已解析了多种植物中NLR抗病小体的结构，包括五聚体结构（如ZAR1、Sr35）以及六聚体结构（如NRC家族）。然而，对于进化上古老且广泛存在的另一类CC_G10-NLRs亚家族的作用机制，一直知之甚少。

2026年3月20日，国际学术期刊Cell在线发表了题为“An activated wheat CC_G10-NLR immune receptor forms an octameric resistosome”的研究论文。研究首次揭示，小麦中一种关键免疫受体蛋白在激活后可组装成八聚体抗病小体结构，这是目前在植物NLR家族中观察到的最高阶寡聚体形式。

研究团队从EMS诱变的“中科331”小麦中筛选到突变体M3405。该突变体在成年期植株上会自发产生类似过敏反应（HR）的细胞死亡斑点，幼苗期对白粉病抗性显著增强。通过图位克隆与转基因功能验证，研究人员鉴定到该突变基因为Wheat Autoimmunity 3 (WAI3)。该基因编码一种属于CC_G10-NLR亚族的免疫受体蛋白，该亚族的特征是在其CC结构域中缺乏典型的EDVID保守基序。进一步研究发现，该受体LRR结构域上的单氨基酸的突变L619F（WAI3^GOF），可导致该受体组成性激活，在没有病原菌侵染的情况下即可启动植物免疫反应。

为解析该受体的激活态结构，研究团队利用冷冻电镜（cryo-EM）技术成功解析了WAI3寡聚复合物的高分辨率三维结构。结果显示，激活态WAI3组装形成八聚体抗病小体，整体呈环状“漏斗”结构，直径约200 Å、高约135 Å。进一步比较分析发现，拟南芥经典抗病蛋白RPS2（同样属于CC_G10-NLR亚家族）在激活后也可形成八聚体结构，提示这一寡聚方式在单子叶植物（小麦）和双子叶植物（拟南芥）中可能具有保守性。

功能实验进一步表明，形成八聚体结构的WAI3^GOF在植物中介导钙离子内流。在烟草瞬时表达体系中，与经典的NRC4^DV抗病小体相比，WAI3^GOF诱导的钙离子内流呈现更强且持续时间更长的多相动态变化。此外，钙通道抑制剂LaCl₃可完全阻断该过程及其引发的细胞死亡。研究人员推测，这种独特的“多相钙信号”模式可能与其特殊的八聚体通道结构密切相关。在动物细胞中，与NRC4^DV抗病小体相似，表达WAI3^GOF并不能诱导细胞死亡和钙离子内流，说明WAI3^GOF需要植物特异的“未知因子”介导其激活。

该研究不仅突破了此前对植物NLR抗病小体四聚体、五聚体和六聚体等寡聚形式的认知，还填补了CC_G10-NLR免疫受体家族作用机制的重要空白，为理解植物免疫信号传导提供了新的分子框架，并可能为小麦等作物抗白粉病等重大病害的遗传改良提供新的理论依据。

中国科学院遗传与发育生物学研究所博士后郭广昊，英国Sainsbury实验室博士后赵赫，郑州大学生命科学学院助理研究员白凯红，中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后陆俭，以及湘湖实验室吴秋红研究员为该论文的共同第一作者。Sainsbury实验室Jonathan D.G. Jones教授、Muniyandi Selvaraj博士后、中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员、中国科学院分子植物科学卓越创新中心王超研究员及Sainsbury实验室Sophien Kamoun教授为该论文共同通讯作者。中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后卢磊也参与了该项工作。感谢中国科学院分子植物科学卓越创新中心万里研究员馈赠相关质粒。

相关链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.02.024

CC_G10-NLR WAI3抗病小体的作用机制