【上海新闻广播】上海科学家破解“植物的聪明防卫”：在抗病的同时茁壮成长
文章来源：分子植物科学卓越创新中心 | 发布时间：2021-09-30 | 【】 【】
在刚刚过去的第四个中国农民丰收节，五谷丰登，稻菽卷起千重浪。水稻是我国最重要的粮食作物之一，但多年来让育种学家和病理学家困扰的是，高抗病的水稻品种往往生长发育受到限制，导致产量降低。也就是说，以牺牲生长发育为代价换取抗病性以实现最终的生存。
如何在水稻抗病的同时不影响其产量性状，维持好植物抗病与生长发育的平衡？面对病原菌的不断进化，如何让植物的免疫屏障有效抵御不同病原菌的反复进攻？中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究团队经过15年不懈追踪，破解了上述难题。北京时今天（30）深夜，该成果在国际顶尖学术期刊《细胞》（cell）在线发表。这是团队继2017年在《科学》（science）发表水稻广谱抗病新机制后的又一重大进展。
研究人员发现，水稻钙离子新感受子rod1作为一个新的植物免疫抑制中枢，通过降解具有免疫活性的超氧分子（ros），从而抑制植物的防卫反应。在没有病原菌侵染时，植物的基础免疫维持在较低水平，有利于水稻生殖生长，进而提高产量。但当病原菌侵染时，植物通过降解rod1减弱其功能，从而保证植物在抵御病原菌时能产生有效的防卫反应，不至于迅速发病枯死，并能繁殖后代。
有趣的是，水稻稻瘟病菌会进化出模拟rod1结构的毒性蛋白，在植物体内盗用rod1的免疫抑制途径，降低植物免疫的水平，从而实现侵染的目的。在入侵病害与生存发展之间，植物进化出了一条与病原菌共存的策略：rod1既不会过度激活，也不会毫无作为，而是保持着一个合适的强度，适当允许病原菌对自身的侵染，保证有一定数量的种子能够繁衍生存。这让植物抗病性与繁殖力维持相对平衡，也是植物聪明的生存之道。“通过这项研究，我们找到了一种在更高产的水准上重新维持平衡的可能性。”何祖华说。
“如果在产量为1000公斤的水稻中，降低rod1的表达，并激活免疫反应。此时水稻的产量可能会下降到800或900公斤，却可以不再使用农药，或是避免因为病害而减产甚至绝收的可能性”。这种高产、稳产、绿色的水稻，将给育种学家培育出“高产而抗病害”的作物品种带来希望。
此外，团队进一步挖掘rod1的育种应用价值，通过对3000多种不同水稻品种的基因序列分析，发现作物抗病性受地域起源的选择。种植于北方的部分粳稻因为面对更少的病害，rod1激活水平高，基础免疫水平低；种植于南方的部分籼稻由于要面对更多的病害，基础抗病性高。这一发现，对培育高产高抗的作物品种具有重要的指导意义和应用潜力。
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