近日，南京农业大学张正光教授团队在该领域取得突破性进展，继2019年在《PNAS》发表光捕获复合物蛋白LHCB5磷酸化介导光调控水稻免疫的研究后，又成功鉴定LHCB5的上游激酶OsLIKE1，完整阐明了“光信号—激酶—LHCB5磷酸化”的三级调控通路。相关研究成果以“Light-induced OsLIKE1 phosphorylation enhances rice resistance against blast disease”为题，在线发表于国际权威学术期刊《Nature Communications》。
稻瘟病是威胁全球水稻生产的毁灭性真菌病害，尤其在阴雨寡照条件下易暴发流行。光照如何影响水稻的抗病性，一直是植物病理学领域关注的关键科学问题。
在前期研究中，团队已阐明LHCB5作为“光信号传感器”，其磷酸化可触发叶绿体活性氧爆发，激活水稻对稻瘟病的免疫响应。然而，究竟是何种激酶负责LHCB5的磷酸化，光信号又是如何传递至该激酶，此前仍是未解之谜。本次研究中，团队通过系统筛选，鉴定到一个凝集素受体类激酶OsLIKE1。研究发现，OsLIKE1在细胞膜上与LHCB5互作，并在光照与病原侵染双重诱导下发生自磷酸化，进而磷酸化LHCB5，启动免疫应答。遗传证据表明，过表达OsLIKE1可显著增强水稻对稻瘟病的抗性，而敲除该基因则导致感病性上升。
尤为重要的是，团队在OsLIKE1基因启动子区发现了关键的自然变异位点。其中第2类SNP在强光条件下可显著提升OsLIKE1的转录水平，进而促进其蛋白积累与激酶活性，最终通过磷酸化LHCB5增强抗病性。通过对400余份水稻种质进行基因型—表型关联分析，证实该SNP与田间稻瘟病抗性显著相关。
该研究首次完整刻画了“光信号—OsLIKE1激酶—LHCB5免疫蛋白”的级联调控通路，阐明了光环境通过自然变异调控水稻免疫的分子机制，为理解“病害三角”中环境因子的作用提供了新视角。研究鉴定的OsLIKE1及其启动子区SNP标记，为抗病水稻分子设计育种提供了新的基因资源和理论依据。
光照调控水稻抗稻瘟病模式图
南京农业大学植物保护学院刘江涛博士为论文第一作者，张正光教授和刘木星教授为共同通讯作者。南京农业大学植物保护学院张海峰教授、李刚教授、杨雷云教授和刘昕宇副教授，以及南京农业大学农学院刘裕强教授和江苏省农科院刘永锋研究员、齐中强副研究员参与该研究。美国路易斯安那州立大学的Ping Wang教授提供指导。该研究得到国家自然科学基金重点项目、面上项目以及江苏省农业科技自主创新资金等项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67504-y