稻瘟病对水稻生产威胁极大，严重的情形下可致水稻大面积减产甚至颗粒无收，被列为作物十大真菌病害之首。在农业生产中，喷施杀菌剂农药和种植抗病品种是控制稻瘟病的两个重要手段。农药防治虽能发挥一定的作用, 但提高了农业生产成本, 并造成环境污染。实践证明, 选育和种植抗稻瘟病品种是防治稻瘟病最经济、有效和安全的措施。
目前，已发现的大多数抗病基因仅对少数或部分稻瘟病菌小种具有抗性，抗谱窄，由于稻瘟病菌的突变易导致抗性丧失，培育的相关品种抗病性不能持久。同时，一些稻瘟病高抗水稻品种产量和品质往往也会受到影响。因此，培育既能抗稻瘟病又不影响水稻产量和品质的品种显得非常重要，也是水稻育种学家所追求的目标。
2017年，中科院上海植物生理生态研究所何祖华团队在Science发表了题为Epigenetic regulation of antagonistic receptors confers rice blast resistance with yield balance 的研究论文。该团队历时10年，成功克隆了持久广谱抗稻瘟病基因Pigm，并揭示了水稻广谱抗病与产量平衡的表观调控新机制。利用Pigm改良的品种既有广谱持久抗病性又不影响最终的产量，到达了高抗高产的育种目标。值得一提的是，该基因已经被包括隆平高科、荃银高科、丰乐种业等40多家种子公司和育种单位应用于水稻抗病分子育种，育成的抗病新品种陆续通过审定并推广。
随着研究的深入，何祖华团队发现了与PigmR互作的RRM (RNA-recognition motif) 转录因子，并进一步揭示了其调控水稻广谱抗稻瘟病的机制。相关研究成果于2019年4月8日以RRM Transcription Factors Interact with NLRs and Regulate Broad-Spectrum Blast Resistance in Rice为题发表在Molecular Cell 期刊上。
为解析PigmR的广谱抗病机制，何祖华团队通过酵母筛库发现，具有RRM 结构域的PIBP1 (PigmR-INTERACTING and BLAST RESISTANCE PROTEIN 1) 与PigmR及广谱抗病R基因Pizt和Pi9特异性互作，并正调控PigmR和Pizt的抗病性。PigmR和其他广谱抗病NLRs (nucleotide-binding site and leucine-rich repeat, Pizt和Pi9) 可以促进PIBP1在细胞核中的累积，赋予水稻稻瘟病抗性。同时，PigmR促进PIBP1细胞核蛋白累积的过程可以被其拮抗性受体PigmS部分抑制，暗示了PigmS降低抗病性的可能机制。进一步研究发现，PIBP1可以结合富含碱基AT的DNA保守基序并且不依赖于RRM。同时，PIBP1具有依赖于RRM的转录激活活性和大部分转录因子的同源多聚化形式，暗示PIBP1是一个新的转录因子。通过ChIP-Seq和RNA-Seq的关联分析，研究人员找到了PIBP1调控的下游抗病基因OsWAK14和 OsPAL1。研究还发现，PIBP1的同源蛋白Os06g0224同样具有转录因子活性并且直接调控OsWAK14和OsPAL1。与PIBP1相同，Os06g02240与PigmR、Pizt和Pi9存在特异性互作。进一步分析发现，单独敲除Os06g02240显著降低PigmR的抗病性。而PIBP1和Os06g02240双敲除的材料比单基因敲除感病性更强，这说明PIBP1和Os06g02240作为同种类型的转录因子参与调控广谱抗病R基因的免疫过程，并具有功能冗余。
本研究发现了新的RRM转录因子PIBP1和Os06g02240，并揭示了其激活下游免疫基因表达调控水稻广谱抗病性的机制。该研究不仅在理论上扩展了植物免疫与抗病性机制的认识，也为作物抗病育种提供了有效的新工具。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所博士生翟科然，邓一文研究员为该论文的共同第一作者，何祖华研究员为通讯作者。
论文链接：
https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(19)30187-X
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