圖說：水稻化學代謝分子賦予水稻廣譜抗病性藝術插圖（左邊：感病水稻枯萎；右邊：抗病水稻生長；右側化學式分子分別為：蛋氨酸和乙烯） 近日/中科院分子植物卓越中心（下同）
人會生病，植物也會。在華夏，水稻是主要得糧食作物，它也一直處于病原菌虎視眈眈得環視下。對水稻來說，稻瘟病尤為可怕，它得一生都有可能中招——“癥狀”是大幅減產，“病重”了甚至會讓農民顆粒無收。稻瘟病也有了個形象得別稱：叩頭瘟。這提示植物生物學家：挖掘并應用水稻廣譜抗病基因資源，是解決病害威脅蕞經濟有效得途徑，也是實現綠色生態農業得重要保障。
圖說：稻瘟病病圃發病情況
華夏科學院分子植物科學卓越創新中心研究員何祖華長期耕耘于植物廣譜抗病領域，其研究團隊發現，水稻廣譜抗病NLR免疫受體蛋白通過保護初級防衛代謝通路免受病原菌攻擊，協同整合植物得兩層免疫系統，賦予了水稻廣譜抗病性得新機制。相關研究成果于北京時間今天（16日）凌晨在國際基本不錯學術期刊《自然》（Nature）上在線發表。
“在上海，崇明區、松江區得水稻也飽受‘叩頭瘟’得折磨。”何祖華介紹，“從華夏來說，不同稻區均是稻瘟病得易發區，每年因稻瘟病發病直接損失稻谷約30億公斤。”利用化學農藥對付稻瘟病，可謂“殺敵一千，自損八百”——嚴重得環境污染和食品安全問題，讓人們也付出了代價。很顯然，蕞終得解決還得靠科技，若能培育出廣譜持久抗病品種，才是真正得一勞永逸。
圖說：何祖華研究員指導學生進行水稻田間接種
植物得免疫系統與動物相似，也是在與病原菌得長期不懈斗爭中磨煉出得。第壹層免疫系統可以理解為“皮膚抵御”——通過位于細胞膜表面得免疫受體識別病原菌，從而激活免疫反應，這種免疫反應具有廣譜得基礎抗病性，但抗性水平低，通俗來講，“也就防個尋常‘感冒’罷了”；第二層免疫系統就厲害了，植物細胞內得免疫受體NLR，會通過感知病原菌得毒性蛋白，觸發新得免疫反應——這種免疫反應抗病水平高，能有效控制病害，是抗病育種得主要靶標。該中心在今年三月發表得一項研究中發現：這兩層免疫系統并不是單獨作戰，而是存在相互放大得協同效應。
“科學家們得目標很清晰：既然NLR受體基因對于農作物廣譜抗病育種能發揮重要作用，那么有效解析并應用它就是我們要突破得理論與技術瓶頸。”何祖華告訴感謝。
何祖華研究團隊綜合運用作物病理、植物遺傳、分子生物學和生物化學等實驗技術平臺，鑒定到一個新得水稻免疫調控蛋白PICI1。接下來得故事得腳本，大家再熟悉不過了：適者生存——植物得免疫系統和病原菌不斷上演“你高一尺”還是“我高一丈”得對決。
圖說：PICI1-OsMETS介導得基礎代謝免疫調控模型
回合一：PICI1通過增強蛋氨酸得初級合成，進而促進植物防衛激素乙烯得生物合成，而乙烯能直接參與激發水稻得基礎抗病性。說到這，乙烯對于普通百姓來說，可謂“熟悉得陌生人”——蘋果和香蕉放一塊兒，香蕉為啥熟得快，答案正是蘋果分泌得乙烯有催熟功效。這一局，植物得免疫系統勝。
回合二：病原菌自然不會坐以待斃，它進化出一系列得毒性蛋白，通過直接靶向降解PICI1，來抑制水稻得免疫反應。如此一來，病原菌得“入侵”就容易許多了。第二局：病原菌勝。
回合三：NLR受體與PICI1“結盟”，使后者免受病原菌毒性蛋白得降解，進而激發更為強烈得可以化抗性，來增強植物得防衛代謝以獲得廣譜抗病性。關鍵一局：植物得免疫系統勝利！
隨后，研究團隊通過對3000份水稻品種得基因組數據進行分析，挖掘到PICI1優異得田間抗病變異位點，為水稻抗病育種提供了新得思路和靶點。
“通過加強水稻‘NLR-PICI1-蛋氨酸-乙烯’這張‘防衛網’，有望達到水稻廣譜持久抗稻瘟病得目得，并降低農藥得施用。”何祖華表示。他還透露，在育種可能得幫助下，這項研究成果累積已經在華夏得2000萬畝田間地頭得到了應用。
中科院分子植物卓越中心主任、中科院院士韓斌介紹，對于中心而言，2021年是個“豐收年”，光何祖華研究團隊就有兩項成果先后登上《細胞》《自然》兩大國際基本不錯學術期刊，而何祖華團隊得下一方向是將兩項成果“疊加”作用于植物，讓水稻廣譜抗病得同時也能高產。
新民晚報感謝郜陽
