作為我國主要的糧食作物，水稻的產量和品質受到多種病原菌的威脅。其中，稻瘟病作為水稻的“癌癥”會造成水稻的減產甚至絕產，是水稻生產中最嚴重的病害之一。為了獲取糧食的高產穩(wěn)產，農業(yè)生產中施加大量農藥，嚴重影響生態(tài)環(huán)境和食品安全，是我國農業(yè)生產中亟待解決的重大問題之一。

12月16日，國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心何祖華研究團隊完成的題為 “NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity（NLR免疫受體保護植物防衛(wèi)代謝并協(xié)同免疫反應）”的研究論文，揭示了一條全新的植物基礎免疫代謝調控網絡，水稻廣譜抗病NLR免疫受體蛋白通過保護初級防衛(wèi)代謝通路免受病原菌攻擊，協(xié)同整合植物基礎抗病性（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制。

據(jù)統(tǒng)計，全球范圍內每年因稻瘟病造成的損失高達水稻總產量的10%。我國不同稻區(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，防治稻瘟病是我國糧食安全生產的主要任務之一，而目前利用化學農藥對田間病害進行防治的方法，已經造成了嚴重的環(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濟、安全和有效的方法，也是實現(xiàn)綠色生態(tài)農業(yè)的重要保障。

何祖華研究團隊綜合運用田間及遺傳、分子生物學和生物化學等實驗技術平臺，鑒定到一個新的水稻免疫調控蛋白PICI1。進一步揭示了一條全新的植物防衛(wèi)代謝通路—PICI1通過增強蛋氨酸合酶的蛋白穩(wěn)定性，強化蛋氨酸合成，促進抗病激素乙烯的生物合成，從而調控水稻的基礎抗病性（PTI）。有意思的是，病原菌通過分泌毒性蛋白直接降解PICI1，抑制水稻的基礎抗病性，使之有利于病原菌的入侵。

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

這是一個典型的植物—病原菌“軍備競賽”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奪的重要“化學裝備”，對于植物獲得廣譜抗病的“全面勝利”起著至關重要的作用。此外，研究團隊通過對3000份水稻品種的基因組數(shù)據(jù)進行分析，挖掘到PICI1優(yōu)異的田間抗病變異位點，為水稻抗病育種提供了新的思路和靶點。

據(jù)悉，中國科學院分子植物科學卓越創(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科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心韓斌院士、文啟光研究員和王二濤研究員，南方科技大學郭紅衛(wèi)教授，揚州大學張林教授等的合作，也得到了中國水稻所魏興華研究員、華南農業(yè)大學張桂權教授等在育種材料上的幫助。同時，該研究工作得到了國家自然科學基金委基礎科學中心和重點項目、中科院先導項目、國家重點研發(fā)計劃等資助。

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