新華社上海10月1日電(記者 張建松)水稻是我國重要的糧食作物,有效控制水稻病蟲害是保障我國糧食高產穩產的一個關鍵,但抗病性強的水稻品種往往生長髮育受到限制,難以高產。
為了既能有效控制水稻病蟲害、又能保障高產穩產,中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華研究團隊經過15年不懈追蹤,最新發現水稻與病原菌“鬥智鬥勇”的聰明生存之道。這一重要發現為設計新的抗病基因、開發高產抗病水稻提供了新的思路。9月30日,國際權威學術期刊《細胞》線上發表了相關論文。
據何祖華研究員介紹,這一研究最新發現水稻的“鈣離子感應子ROD1”,是一個新的植物免疫抑制中樞。當沒有病原菌侵染時,ROD1可將水稻的基礎免疫維持在較低水平,以有利於水稻生長,提高產量。但當遭遇病原菌侵染時,水稻就進化出免疫激發新途徑:透過降解ROD1,減弱其功能,從而保證植物在抵禦病原菌時,產生有效的防衛反應,不至於迅速發病枯死,並能繁殖後代。
研究還發現,病原菌和水稻長期處於“鬥智鬥勇”的協調進化過程中。稻瘟病菌是一個高明的“偽裝者”,能進化出模擬ROD1結構的毒性蛋白,在植物體內“盜用”ROD1的免疫抑制途徑,達到侵染水稻的目的。而水稻由於無法逃避病原菌的侵染,進化出“帶菌共存”的策略:透過適當減弱抗病能力,來保證自己繼續生長繁殖,將抗病性與繁殖力維持在相對平衡的水平。
目前,何祖華研究團隊正進一步挖掘ROD1的育種應用價值。他們透過對3000多種不同水稻品種的基因序列分析,發現ROD1單個氨基酸的改變,可以影響其抗性和地理分佈,地理不同,抗病性也不一樣。此外,還發現ROD1的功能在禾穀類作物中是保守的,從而提出透過編輯或操縱這類新的感病基因,可以實現廣譜抗病的新策略。
業內專家認為,這一最新研究不僅為設計新的抗病基因、開發高產抗病作物品種提供了新的研發思路,也拓寬了人們對於作物抗病性基礎理論的認知,對促進我國“綠色育種”等農業科學發展、提升國際前沿研究水平具有重要的意義。