2021年7月17日，南京农业大学董汉松、张美祥，山东农业大学丁新华和南京大学杨永华合作在The Plant Journal杂志发表了题为Functional modulation of an aquaporin to intensify photosynthesis and abrogate bacterial virulence in rice 的研究论文。研究发现，通过调节单个水通道蛋白的生理和病理功能，可以协调作物的生产力和免疫力，从而打破生长防御的平衡障碍。

植物水通道蛋白是最近注意到的具有巨大潜力来改善作物生长和防御性状的生物资源。

本研究发现，调节水稻水通道蛋白OsPIP1;3 的功能，能够增强水稻光合作用和谷物产量，并控制细菌性枯萎病和条斑病，这些病是作物中最具破坏性的全球性的细菌病害。本文将 OsPIP1;3 表征为生理相关的 CO2 运输促进剂，平均支持 30% 的水稻光合作用。OsPIP1;3 与细菌蛋白 Hpa1 的相互作用抵消了这种作用，Hpa1 是 III 型转位子 (translocon) 的重要组成部分，它能够使细菌 III 型效应子 PthXo1 和 TALi 转位到水稻细胞中，分别诱导叶枯病和条纹病的产生。Hpa1 与OsPIP1;3 的结合，将OsPIP1;3 从 CO2 转运转移到效应子易位，这加剧了细菌毒力，但牺牲了水稻的光合作用。相反，将分离的 Hpa1 外施至水稻植株，可有效防止 OsPIP1;3 与感染植株的细菌分泌的 Hpa1 相互作用。OsPIP1;3-Hpa1 相互作用的抑制使 OsPIP1;3 从效应器易位恢复到CO2 转运，消除细菌毒力，同时诱导了水稻的防御反应。在过去几年中，对不同水稻品种实施的小规模田间试验显示，这些有益效果结合起来可以使光合作用增强29-30%，细菌病害减少58-75%，谷物产量增加 11% 到 34%。

Graphical Abstract

综上，本研究结果表明，通过调节单个水通道蛋白的生理和病理功能，可以协调作物的生产力和免疫力，从而打破生长防御的平衡障碍。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15427