2021年12月16日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心何祖華研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）發(fā)表研究論文，揭示了一條全新的植物基礎(chǔ)免疫代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，在水稻廣譜抗病性研究方面取得了新突破。

水稻作為我國(guó)主要的糧食作物，其產(chǎn)量和品質(zhì)受到多種病原菌的威脅。其中，稻瘟病作為水稻的“癌癥”會(huì)造成水稻的減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，是水稻生產(chǎn)中最嚴(yán)重的病害之一。我國(guó)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。而目前利用化學(xué)農(nóng)藥對(duì)田間病害進(jìn)行防治的方法，已經(jīng)造成了嚴(yán)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(jì)、安全和有效的方法，也是實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要保障。

該研究團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用了田間及遺傳、分子生物學(xué)和生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)，鑒定到一個(gè)新的水稻免疫調(diào)控蛋白PICI1。進(jìn)一步揭示了一條全新的植物防衛(wèi)代謝通路——PICI1通過增強(qiáng)蛋氨酸合酶的蛋白穩(wěn)定性，強(qiáng)化蛋氨酸合成，促進(jìn)抗病激素乙烯的生物合成，從而調(diào)控水稻的基礎(chǔ)抗病性（PTI）。

同時(shí)，在水稻和病原菌之間存在著一場(chǎng)“軍備競(jìng)賽”，病原菌通過分泌毒性蛋白直接降解PICI1，抑制水稻的基礎(chǔ)抗病性，使之有利于病原菌的入侵。研究發(fā)現(xiàn)，水稻進(jìn)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(hù)并加強(qiáng)PICI1的功能，進(jìn)而激活更多的防衛(wèi)化學(xué)物質(zhì)（蛋氨酸——乙烯）的合成，以獲得廣譜抗病性。防衛(wèi)物質(zhì)“PICI1——蛋氨酸——乙烯” 代謝途徑作為植物和病原菌爭(zhēng)奪的重要“化學(xué)裝備”，對(duì)于植物獲得廣譜抗病的“全面勝利”起著至關(guān)重要的作用。

研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)3000份水稻品種的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘到PICI1優(yōu)異的田間抗病變異位點(diǎn)，為水稻抗病育種提供了新的思路和靶點(diǎn)。通過加強(qiáng)水稻“PICI1——蛋氨酸——乙烯”化學(xué)代謝網(wǎng)絡(luò)，有望達(dá)到水稻廣譜持久抗稻瘟病的目的，并降低農(nóng)藥的施用，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供新的策略。

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