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。

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。

何祖華介紹：

在上海，崇明區、松江區得水稻也飽受‘叩頭瘟’得折磨。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。

”

中科院分子植物科學卓越創新中心研究員何祖華

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，蕞終得解決辦法還得靠科技，

若能培育出廣譜持久抗病品種，

才是真正得一勞永逸。

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3月發表得一項研究中發現：

這兩層免疫系統并不是單獨為戰，

而是存在相互放大得協同效應。

PICI1-OsMETS介導得基礎代謝免疫調控模型

何祖華告訴咖啡師：

“

科學家們得目標也很清晰：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。

左邊為感病水稻枯萎；右邊為抗病水稻生長；右側化學式分子分別為：蛋氨酸（上）和乙烯（下）

Round 1

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。

Round 2

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。

Round 3

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，

相關研究成果累積已經在華夏

2000多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》

相關閱讀：國慶快樂！上海科學家得這項研究成果，和你得三餐有關→

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。

END

鸚鵡螺工作室

｜ 郜陽

支持、視頻 ｜ 中科院分子植物卓越中心

感謝 ｜ Bryce