我國每年因“稻瘟病”直接損失的稻谷約30億公斤。而為了獲取糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，過往農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施加大量農(nóng)藥，也影響了生態(tài)環(huán)境和食品安全。因此，如何讓植物獲得廣譜抗病性，克服水稻的這種高發(fā)病，一直被視為是與病原菌的一場“軍備競賽”。

12月16日，《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(diào)控網(wǎng)絡，賦予水稻廣譜抗病性的新機制。

簡要來說，該研究發(fā)現(xiàn)了水稻如何在不噴農(nóng)藥的情況下不得“稻瘟病”并能很好地生長。

何祖華研究員對第一財經(jīng)透露，這一科學研究目前已應用到市場，從2006年起，這個系列的研究成果應用于水稻抗病育種，已種植2000萬畝以上抗病水稻，基本實現(xiàn)了廣譜持久抗稻瘟病，降低了農(nóng)藥的施用。

何祖華表示，“稻瘟病”早在《齊民要術》中被稱為“發(fā)炎火”，這種水稻的“頑癥”會造成水稻的減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，是水稻生產(chǎn)中最嚴重的病害之一?！鞍l(fā)病稻田的損失率一般在10%，有的甚至可達40%－50%，甚至顆粒無收?！?/p>

據(jù)統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)每年因稻瘟病造成的損失高達水稻產(chǎn)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(chǎn)的主要任務之一。而目前利用化學農(nóng)藥對田間病害進行防治的方法，會造成嚴重的環(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(jīng)濟、安全和有效的方法，也是實現(xiàn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要保障。

何祖華解釋道，植物的免疫系統(tǒng)與動物類似，是經(jīng)過與病原菌的長期不懈斗爭所塑造的，主要包括兩層免疫系統(tǒng)。

首先，植物通過位于細胞膜表面的免疫受體識別病原菌，從而激活免疫反應，該免疫反應具有廣譜的基礎抗病性，但抗性水平低，不足以作為抗病育種的靶標，稱之為基礎抗病性免疫反應（PTI）。其次，植物細胞內(nèi)的免疫受體NLR，會通過感知病原菌的毒性蛋白，觸發(fā)新的免疫反應，該免疫反應抗病水平高，能有效控制病害，是抗病育種的主要靶標，但往往具有病原菌小種專化性的弱點，只對某些病原菌變種獨有抗性，稱之為?；钥剐悦庖叻磻‥TI）。PTI 和ETI會相互促進，協(xié)同調(diào)控植物的防衛(wèi)反應。

該研究團隊發(fā)現(xiàn)，水稻進化產(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，保護并加強PICI1的功能，進而激活更多的防衛(wèi)化學物質(zhì)（蛋氨酸—乙烯）的合成，以獲得廣譜抗病性。

乙烯是一種天然植物激素。番茄、香蕉摘下的時候還未成熟，上架前用乙烯利處理就變成熟，這就是乙烯的作用。論文合作者、中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心文啟光研究員表示，“科學家已經(jīng)觀察到乙烯參與激發(fā)水稻的基礎抗病性，降低農(nóng)藥的施用，此次的成果就包括了這一發(fā)現(xiàn)”。

同時，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。

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