在剛剛過去的第四個中國農(nóng)民豐收節(jié)，五谷豐登，稻菽卷起千重浪。水稻是我國最重要的糧食作物之一，但多年來讓育種學(xué)家和病理學(xué)家困擾的是，高抗病的水稻品種往往生長發(fā)育受到限制，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。也就是說，以犧牲生長發(fā)育為代價換取抗病性以實現(xiàn)最終的生存。

如何在水稻抗病的同時不影響其產(chǎn)量性狀，維持好植物抗病與生長發(fā)育的平衡？面對病原菌的不斷進(jìn)化，如何讓植物的免疫屏障有效抵御不同病原菌的反復(fù)進(jìn)攻？中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心何祖華研究團(tuán)隊經(jīng)過15年不懈追蹤，破解了上述難題。北京時今天（30）深夜，該成果在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）在線發(fā)表。這是團(tuán)隊繼2017年在《科學(xué)》（Science）發(fā)表水稻廣譜抗病新機制后的又一重大進(jìn)展。

研究人員發(fā)現(xiàn)，水稻鈣離子新感受子ROD1作為一個新的植物免疫抑制中樞，通過降解具有免疫活性的超氧分子（ROS），從而抑制植物的防衛(wèi)反應(yīng)。在沒有病原菌侵染時，植物的基礎(chǔ)免疫維持在較低水平，有利于水稻生殖生長，進(jìn)而提高產(chǎn)量。但當(dāng)病原菌侵染時，植物通過降解ROD1減弱其功能，從而保證植物在抵御病原菌時能產(chǎn)生有效的防衛(wèi)反應(yīng)，不至于迅速發(fā)病枯死，并能繁殖后代。

有趣的是，水稻稻瘟病菌會進(jìn)化出模擬ROD1結(jié)構(gòu)的毒性蛋白，在植物體內(nèi)盜用ROD1的免疫抑制途徑，降低植物免疫的水平，從而實現(xiàn)侵染的目的。在入侵病害與生存發(fā)展之間，植物進(jìn)化出了一條與病原菌共存的策略：ROD1既不會過度激活，也不會毫無作為，而是保持著一個合適的強度，適當(dāng)允許病原菌對自身的侵染，保證有一定數(shù)量的種子能夠繁衍生存。這讓植物抗病性與繁殖力維持相對平衡，也是植物聰明的生存之道?！巴ㄟ^這項研究，我們找到了一種在更高產(chǎn)的水準(zhǔn)上重新維持平衡的可能性?！焙巫嫒A說。

“如果在產(chǎn)量為1000公斤的水稻中，降低ROD1的表達(dá)，并激活免疫反應(yīng)。此時水稻的產(chǎn)量可能會下降到800或900公斤，卻可以不再使用農(nóng)藥，或是避免因為病害而減產(chǎn)甚至絕收的可能性”。這種高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、綠色的水稻，將給育種學(xué)家培育出“高產(chǎn)而抗病害”的作物品種帶來希望。

此外，團(tuán)隊進(jìn)一步挖掘ROD1的育種應(yīng)用價值，通過對3000多種不同水稻品種的基因序列分析，發(fā)現(xiàn)作物抗病性受地域起源的選擇。種植于北方的部分粳稻因為面對更少的病害，ROD1激活水平高，基礎(chǔ)免疫水平低；種植于南方的部分秈稻由于要面對更多的病害，基礎(chǔ)抗病性高。這一發(fā)現(xiàn)，對培育高產(chǎn)高抗的作物品種具有重要的指導(dǎo)意義和應(yīng)用潛力。

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