水稻和病原菌的“軍備競賽”！水稻廣譜抗病免疫代謝機制上獲重大發現

「本文來源：國際旅遊島商報」

2021年12月16日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華研究團隊在國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）發表研究論文，揭示了一條全新的植物基礎免疫代謝調控網路，在水稻廣譜抗病性研究方面取得了新突破。

△何祖華研究員指導學生進行水稻田間接種的工作照

水稻作為我國主要的糧食作物，其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“癌症”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。我國不同稻區均是稻瘟病的易發區，每年因稻瘟病發病直接損失稻穀約30億公斤。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境汙染和食品安全問題。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，也是實現綠色生態農業的重要保障。

△稻瘟病病圃發病情況

該研究團隊綜合運用了田間及遺傳、分子生物學和生物化學等實驗技術平臺，鑑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代謝通路——PICI1透過增強蛋氨酸合酶的蛋白穩定性，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）。

△PICI1-OsMETS介導的基礎代謝免疫調控模型

同時，在水稻和病原菌之間存在著一場“軍備競賽”，病原菌透過分泌毒性蛋白直接降解PICI1，抑制水稻的基礎抗病性，使之有利於病原菌的入侵。研究發現，水稻進化產生的廣譜抗病NLR受體可以透過抑制病原菌毒性蛋白與PICI1的互作，保護並加強PICI1的功能，進而啟用更多的防衛化學物質（蛋氨酸——乙烯）的合成，以獲得廣譜抗病性。防衛物質“PICI1——蛋氨酸——乙烯”代謝途徑作為植物和病原菌爭奪的重要“化學裝備”，對於植物獲得廣譜抗病的“全面勝利”起著至關重要的作用。

研究團隊透過對3000份水稻品種的基因組資料進行分析，挖掘到PICI1優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。透過加強水稻“PICI1——蛋氨酸——乙烯”化學代謝網路，有望達到水稻廣譜持久抗稻瘟病的目的，並降低農藥的施用，為農業的可持續發展提供新的策略。

（原標題：水稻和病原菌的“軍備競賽”！水稻廣譜抗病免疫代謝機制上獲重大發現）

【責任編輯：文建豪】