大禹治水让水稻丢了抗病基因？上海科学家帮忙找回并增强，登上《自然》

气候变暖导致台风洪水频发，水稻白叶枯病卷土重来——它正从过去的区域性病害，变为全国各大稻区的主要“杀手”。

4月8日深夜，国际顶尖学术期刊《自然》在线发表我国科学家的成果，首次揭示了水稻抗病基因在籼稻和粳稻驯化中被“差别对待”的秘密，并成功构建针对白叶枯病的广谱抗病超强免疫模块，由此培育出的水稻新品系能在经历台风、洪水等极端胁迫后依然维持高产。

大禹治水导致抗病基因丢失？

这一成果由中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华团队联合上海交通大学、浙江大学等单位完成。

研究团队从数千份水稻资源中，筛选到一个全新的白叶枯病广谱抗病基因Xa48。它编码一个免疫受体蛋白，能精准识别病原菌分泌的毒性蛋白XopG，从而激活免疫反应。与国际上首个抗白叶枯病基因Xa21主要针对东南亚病原菌不同，Xa48主要对付东北亚地区的病菌变种。

有趣的是，研究发现，Xa48基因在籼稻和粳稻中的命运截然不同。在几千年驯化历程中，由于Xa48所组成的一个免疫模块会显著影响粳稻产量，因此该基因几乎被粳稻完全丢弃，只在籼稻资源中保留下来。

何祖华解释，传统上籼稻种植于白叶枯病频发的长江以南，粳稻则在水患较少的北方种植。大禹治水以来，中国农业灌溉体系逐步建立，北方病害压力降低，那个可能拖累产量的基因便被放弃。这是第一次从驯化层面清晰解释，为何籼稻和粳稻的抗病性会有如此大的差异。

“黄金搭档”构建超级免疫力

不过，Xa21和Xa48的抗白叶枯病能力颇为互补，堪称“黄金搭档”，因此研究团队将它们进行杂交聚合，构建了一个以Xa21为基础免疫、Xa48专化免疫增强的双层免疫平台。何祖华解释，基础抗病好比人会打喷嚏，对所有感冒病菌变种都有一定防御；专化抗病则像疫苗，对特定变种产生强烈、彻底的抵抗——两者叠加后，新培育的水稻品系在经历台风、洪水等极端胁迫后，依然能在不同稻区保持稳定抗性，且产量等重要农艺性状不受影响。

Xa21Xa48聚合田间抗性鉴定

这是科学家首次在作物上证明，两个免疫网络叠加可以重构水稻的广谱抗病性，同时依旧维持高产。目前，该成果已被隆平高科、荃银高科、中国水稻研究所等多家育种单位直接应用于抗病新品种培育。

何祖华院士（左二）与团队成员在田间观察水稻表型，为培育抗病品种获取关键数据

这是何祖华团队继2017年《科学》杂志发表稻瘟病广谱抗病基因Pigm之后的又一重大进展。这场从基础研究到田间地头的接力，正为我国水稻生产筑起更聪明、更坚固的种质防线。

原标题：《大禹治水让水稻丢了抗病基因？上海科学家帮忙找回并增强，登上《自然》》

栏目主编：任荃

本文作者：文汇报 许琦敏