MST技术助力植物科研重大突破

水稻是我国重要的粮食作物之一。如何保障粮食安全、让作物免受水稻病虫害等威胁，一直是作物育种学家和病理学家们的研究重点。为实现高产稳产，在选育广谱抗病水稻品种过程中面临的两个棘手困境：

1. 高抗病的水稻品种往往通过牺牲生长发育为代价，换取抗病性实现生存，导致产量降低。如何维持抗病和高产之间的平衡？

2. 病原菌也在不断地进化，如何让植物有效抵御病原菌的入侵？

如今有了重大进展！

重磅科研成果

2021年9月30日，何祖华研究团队在《Cell》发表题为“Ca2+ Sensor-Mediated ROS Scavenging Suppresses Rice Immunity and Is Exploited by a Fungal Effector”的研究论文。揭示了以ROD1（RESISTENCE OF RICE TO DISEASES1）为免疫抑制中枢，通过降解超氧活性因子ROS，抑制植物的免疫反应，平衡植物防御和生长之间的冲突。研究揭示了宿主和病原体采用的整合Ca2+传感和ROS稳态抑制植物免疫的分子框架，提供了一个跨界调控ROS稳态的例子，并且为培育抗病、高产作物提供了理论依据。

MST技术助力研究分析

水稻中，ROD1编码一种Ca2+传感器蛋白，以Ca2+依赖的方式结合到磷酸肌醇脂质，靶向至特定膜区域。ROD1刺激过氧化氢酶CatB的活性，促进活性氧(ROS)清除。

◆ 采用MST技术分析，证实了ROD1与Ca2+具有亲和力

◆ Kd值为0.4x10-3mM (绿色曲线)

研究人员鉴定了ROD1的C2结构域，具有4个天冬氨酸(D)残基（下图）。

研究人员用微量热泳动(MST)技术分析得出4个D位点(D72、D85、D132和D135)，是ROD1与Ca2+的结合活性位点。相较于ROD1蛋白与Ca2+的亲和力，突变蛋白的结合活性大大降低。另外，遗传结果表明，与Ca2+的结合直接影响ROD1的膜定位，进而影响ROD1调节免疫和植物生长功能。

◆ 通过MST技术，定量观察到突变蛋白与Ca2+的亲和力

◆ ROD1D132N与Ca2+的Kd值为0.8mM （蓝色曲线）

◆ ROD1D-quad与Ca2+的Kd值为1.3mM（红色曲线）

另一方面，研究发现稻瘟菌中具有与ROD1结构类似的毒性蛋白AvrPiz-t。AvrPiz-t与CatB强烈相互作用，显著提高ROS清除效率，增加植物的易感性。研究结果表明AvrPiz -t利用ROD1介导的免疫抑制途径来进行侵染。

◆ 通过MST技术，比较ROD1和AvrPiz-t的Ca2+结合活性，发现AvrPiz-t与Ca2+亲和力非常弱，Kd值为1.02mM

◆ Ca2+与ROD1的Kd值为0.54x10-3mM （绿色曲线）

◆ Ca2+与AvrPiz-t的Kd值为1.02mM（紫色曲线）

NanoTemper创新的MST技术，在检测Kd值时，不仅仅依赖于分子量的变化，由结合引起的电荷、水化层和构相的变化均能被检测到。因此，可完成蛋白与钙离子分子间亲和力测定，mM级的弱亲和力也可被精确检测。

基于微量热泳动技术 (MST)，定量检测分子间的亲和力。

仅需微量样品，即可直接在溶液中测定分子间结合。无需固定，不受检测样品种类的限制

检测速度快、测量范围广 (Kd : 从pM到mM)。

仪器操作简单，无需繁琐的清洗维护。