作為我國(guó)主要的糧食作物，水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)受到多種病原菌的威脅。其中，稻瘟病作為水稻的“癌癥”會(huì)造成水稻的減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，是水稻生產(chǎn)中最嚴(yán)重的病害之一。為了獲取糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施加大量農(nóng)藥，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和食品安全，是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問題之一。

12月16日，國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了中國(guó)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(duì)完成的題為 “NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity（NLR免疫受體保護(hù)植物防衛(wèi)代謝并協(xié)同免疫反應(yīng)）”的研究論文，揭示了一條全新的植物基礎(chǔ)免疫代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，水稻廣譜抗病NLR免疫受體蛋白通過保護(hù)初級(jí)防衛(wèi)代謝通路免受病原菌攻擊，協(xié)同整合植物基礎(chǔ)抗病性（PTI）和?；钥剐裕‥TI）兩層免疫系統(tǒng)，賦予水稻廣譜抗病性的新機(jī)制。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)每年因稻瘟病造成的損失高達(dá)水稻總產(chǎn)量的10%。我國(guó)不同稻區(qū)均是稻瘟病的易發(fā)區(qū)，每年因稻瘟病發(fā)病直接損失稻谷約30億公斤。因此，防治稻瘟病是我國(guó)糧食安全生產(chǎn)的主要任務(wù)之一，而目前利用化學(xué)農(nóng)藥對(duì)田間病害進(jìn)行防治的方法，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和食品安全問題。因此，挖掘和培育新的廣譜持久抗病品種是控制稻瘟病最為經(jīng)濟(jì)、安全和有效的方法，也是實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要保障。

何祖華研究團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用田間及遺傳、分子生物學(xué)和生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)，鑒定到一個(gè)新的水稻免疫調(diào)控蛋白PICI1。進(jìn)一步揭示了一條全新的植物防衛(wèi)代謝通路—PICI1通過增強(qiáng)蛋氨酸合酶的蛋白穩(wěn)定性，強(qiáng)化蛋氨酸合成，促進(jìn)抗病激素乙烯的生物合成，從而調(diào)控水稻的基礎(chǔ)抗病性（PTI）。有意思的是，病原菌通過分泌毒性蛋白直接降解PICI1，抑制水稻的基礎(chǔ)抗病性，使之有利于病原菌的入侵。

研究發(fā)現(xiàn)，水稻進(jìn)化產(chǎn)生的廣譜抗病NLR受體可以通過抑制病原菌毒性蛋白與PICI1的互作，保護(hù)并加強(qiáng)PICI1的功能，進(jìn)而激活更多的防衛(wèi)化學(xué)物質(zhì)（蛋氨酸—乙烯）的合成，以獲得廣譜抗病性。何祖華研究員表示，通過加強(qiáng)水稻“NLR-PICI1—蛋氨酸—乙烯”化學(xué)防衛(wèi)代謝網(wǎng)絡(luò)，有望達(dá)到水稻廣譜持久抗稻瘟病的目的，并降低農(nóng)藥的施用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供新的策略。

這是一個(gè)典型的植物—病原菌“軍備競(jìng)賽”的研究范例，而防衛(wèi)代謝 “PICI1—蛋氨酸—乙烯”通路作為植物和病原菌爭(zhēng)奪的重要“化學(xué)裝備”，對(duì)于植物獲得廣譜抗病的“全面勝利”起著至關(guān)重要的作用。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)3000份水稻品種的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘到PICI1優(yōu)異的田間抗病變異位點(diǎn)，為水稻抗病育種提供了新的思路和靶點(diǎn)。

據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士后翟科然、博士研究生梁迪為此次論文共同第一作者，何祖華研究員為通訊作者。該研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心韓斌院士、文啟光研究員和王二濤研究員，南方科技大學(xué)郭紅衛(wèi)教授，揚(yáng)州大學(xué)張林教授等的合作，也得到了中國(guó)水稻所魏興華研究員、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)張桂權(quán)教授等在育種材料上的幫助。同時(shí)，該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心和重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等資助。

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