文章导读
当夕阳西下，植物如何启动“免疫防御”？清华大学刘玉乐团队联合北京大学龚骞团队揭秘：远红光不仅能激活植物抗病毒“开关”，还能同步抵御蚜虫入侵。更惊人的是，多种病毒竟进化出“光信号干扰术”反制植物。这场光与病、虫、病毒的暗战，揭示了植物免疫调控的全新路径，也为绿色农业防控提供了颠覆性思路——用光“点亮”作物免疫力。
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在自然生态系统中，光不仅是植物光合作用的能量来源，更是调节植物生长、发育和免疫的重要环境信号。尤其在黄昏和黎明时分，太阳光谱中远红光（far-red light, FR）比例显著升高，这一光谱变化伴随着昆虫活动的增强，极大增加了植物遭受昆虫传播病毒侵染的风险。植物如何感知并应对这一“光-虫-病毒”三重挑战，一直是未解的科学问题。
11月19日，清华大学生命科学学院刘玉乐教授课题组与北京大学现代农学院龚骞研究员课题组合作在《科学进展》（Science Advances）上在线发表题为“远红光调控植物抗病毒免疫”（Far-red light orchestrates antiviral defense in plants）的研究论文。研究揭示植物通过远红光受体光敏色素A（phyA）激活免疫系统、增强抗病毒及抗蚜虫能力的分子机制，并发现多种植物病毒进化出干扰远红光信号的反防御策略。
研究发现，在远红光照射下，phyA被激活并转入细胞核，促使转录因子PIF1发生泛素/26S蛋白酶体依赖的降解，解除其对转录因子RVE7（REVEILLE7）的抑制。随后，RVE7直接结合免疫核心调控因子EDS1（Enhanced Disease Susceptibility 1）的启动子，增强水杨酸（SA）信号通路，从而显著增强植物对多种病毒的抗性。值得注意的是，该远红光诱导的phyA–RVE7–EDS1信号模块不仅抵御病毒感染，还同时提高了植物对蚜虫的抗性，实现了对病毒病害的“双重阻断”。
研究进一步发现，多种植物病毒（如CMV、PVY和TMV）利用其编码的RNA依赖的RNA聚合酶（RdRP）蛋白，通过竞争性结合phyA，阻断其与核转运因子FHY1的互作，从而抑制phyA进入细胞核进而干扰远红光介导的免疫过程。这一发现揭示了病毒已进化出针对远红光介导植物免疫的反防御机制，揭示了植物与病毒在光信号介导的免疫层面上的协同进化博弈。
远红光介导植物抗病毒和抗蚜虫免疫的分子机制示意图
这一研究不仅系统解析了远红光介导植物抗病毒免疫的信号网络，还揭示了病毒如何通过干扰光信号通路来削弱植物防御，为理解植物-病毒-昆虫-环境四方相互作用提供了新的视角。研究提出的“利用特定光谱信号激活作物自身免疫”的理念，为开发基于光调控的绿色病害防控策略提供了重要理论基础，也为设施农业中利用LED光源精准诱导作物免疫开辟了新途径。
清华大学生命科学学院教授刘玉乐和北京大学现代农学院研究员龚骞为论文共同通讯作者，龚骞为论文第一作者。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、博士后创新人才支持计划等的资助。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz7663
供稿：生命学院
编辑：李华山
审核：郭玲
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