植物生长在复杂的自然环境中，不断受到各种病原菌的侵害。植物主要依靠两层免疫系统抵御病原菌的侵害，即模式分子触发式免疫（PTI）和效应因子触发式免疫（ETI）。深入理解植物免疫信号转导和调控机制有助于植物抗病育种研究。在植物PTI反应中，定位在细胞膜表面的模式识别受体（PRR）通过胞外域识别病原菌相关的模式分子，进而利用胞内激酶域执行信号转导，触发一系列的植物免疫响应。在模式植物拟南芥中，细菌鞭毛多肽flg22诱导的免疫通路已经被广泛研究，但粮食作物水稻的相关途径还没有完全厘清。

2023年12月28日，我室明振华团队和金健团队合作在Plant Communications在线发表了题为Structural and biochemical basis of FLS2-mediated signal activation and transduction in rice的研究论文。该论文解析了水稻中鞭毛受体激酶OsFLS2胞内激酶区的晶体结构，并提出了水稻OsFLS2通路的顺序激活模型。

该研究通过筛选发现OsSERK2是OsFLS2通路的主要的共受体。双分子荧光互补实验表明OsSERK2和OsFLS2之间存在蛋白-蛋白相互作用，而免疫共沉淀实验则进一步表明了这种相互作用在flg22的存在下会显著增强。此外，Pull-Down实验也揭示了OsSERK2胞外结构域与OsFLS2胞外结构域之间存在相互作用，且这种相互作用在flg22存在时得到加强。

qRT-PCR实验表明，与野生型相比，osfls2突变体以及osrlck176和osrlck185突变体在经flg22处理后，由PTI诱导的免疫标记基因OsPR10a、OsPR10b和OsWRKY45表达的上调幅度明显减弱。这些发现表明， OsRLCK176和OsRLCK185可能在OsFLS2介导的PTI通路中发挥作用。

该研究阐明了水稻中flg22免疫通路的信号传导机制。细菌鞭毛多肽flg22诱导受体OsFLS2与共受体OsSERK2形成信号复合体，OsSERK2得以磷酸化激活OsFLS2。而OsFLS2又能磷酸化OsSERK2，导致OsSERK2的完全活化并促进OsSERK2对下游激酶OsRLCK176和OsRLCK185的快速磷酸化。研究人员通过质谱实验，确定了OsSERK2激活环上关键的自磷酸化位点以及OsFLS2介导的转磷酸化位点。

FLS2介导的信号激活与信号传导模型

综上，该研究阐明了水稻OsFLS2介导鞭毛蛋白信号激活与信号转导的分子机制，拓宽了我们对植物受体激酶信号通路的理解。

广西大学生命科学与技术学院博士研究生赵巧巧、鲍金林、硕士研究生李怀龙和成都恒嘉科技发展有限公司实验师胡炜为本文的共同第一作者；广西大学明振华教授和金健教授为共同通讯作者。上海同步辐射光源为蛋白晶体衍射数据采集提供了技术支持。该研究得到了国家自然科学基金、广西自然科学基金、广西 "八桂学者计划"、成都恒嘉科技发展有限公司和广西研究生教育创新项目的资助。