攻克“水稻顽症”白叶枯，中国科学家20年研究有了关键突破

有着“水稻顽症”之称的白叶枯病，是制约水稻高产稳产的关键瓶颈之一。中国科学家的最新发现，让这一难题有了解决方案。

近20年来，受全球变暖影响，台风活动频繁，加之水稻主栽品种抗源单一、病原菌变异加快，白叶枯病发生面积持续扩大、危害程度不断加重。从以往的区域检疫性病害，发展成所有稻区的重要病害。加强水稻白叶枯病抗病基因挖掘与育种应用研究，对于保障我国水稻生产安全、维护粮食稳定供给具有重要战略意义，也是我国生物育种的重大需求。

北京时间4月8日23点，中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队与上海交通大学陈功友教授团队、浙江大学邓一文教授团队合作在国际权威学术期刊《自然》（Nature）上发表研究论文。

该研究克隆了白叶枯广谱抗病基因Xa48，首次阐明广谱持久抗白叶枯病NLR免疫受体与病原菌分泌的毒性蛋白激发免疫的新模型，揭示了Xa48在作物驯化中协调生长与免疫的分子基础；首次证实基础抗病与病菌变种专化性抗病网络的叠加可以重构野生稻那样的广谱抗性并能维持高产性状，为培育抗白叶枯病水稻新品种提供了重要的理论和技术支撑。

何祖华对第一财经在内的媒体介绍，植物免疫系统在从野生种到现代作物形成过程中受到驯化塑造，其核心在于平衡生长（产量）与防御，在此期间抗病基因往往会受到差别选择，以适应不同的环境选择压力。但是学术和育种界对于植物抗病如何经历差别化的人工选择尚不清楚。

目前，已克隆的多数水稻抗白叶枯病抗病基因Xa来源于野生稻或感病基因突变，暗示白叶枯病抗性可能在水稻驯化中经历了功能缺失选择。鉴于传统育种长期聚焦于高产稳产，而水稻两个亚种（籼稻和粳稻）间存在明显的田间抗病性差异和生殖隔离，明确水稻驯化尤其是亚种形成过程中抗病基因的选择模式，对于指导现代水稻高产抗病育种具有重要意义。

考虑到籼稻传统上种植于白叶枯病频发的东南亚地区（长江以南），而粳稻历史上种植于水患较少的长江以北地区。随着农业人工灌溉体系开始建立，我国尤其是长江以北地区白叶枯病的发生逐渐减少，因此由于病原菌选择压力，Xa48只保留在部分南方籼稻品种中。该成果也说明，中国农业水利灌溉体系的逐步建立间接影响了籼稻和粳稻的抗病性。

图说：何祖华院士（左二）与林辉（左一）等团队成员在田间观察水稻表型，为抗病品种培育获取关键数据

“作物的基础抗病性是对一个病原菌所有变种都有一定的抗病性，是每个植物都有的，就像人感冒都会打喷嚏一样。如果植物缺失基础抗病性就像人得艾滋病一样。而专化抗病性是对一个病原菌的一些变种具有完全的强烈的抗病性，对其他变体只有基础抗性，由植物抗病基因和对应的病原菌毒性蛋白决定，就像人用疫苗可以对一些菌产生免疫，作物育种家基本都用这类专化性抗病基因。”论文共同第一作者，中国科学院分子植物科学卓越创新中心副研究员林辉介绍。

该成果历经二十年、三代研究生，研究团队杂交聚合两种抗性的水稻新品系，在经历台风、洪水等极端胁迫后，仍能在不同稻区保持稳定抗性，且不影响产量等重要农艺性状。首次在作物上证明两个免疫网络的叠加可以重构野生稻的广谱抗病性，为破解作物病害绿色防控难题提供了新思路。该成果已被隆平高科、荃银高科、中国水稻研究所、中国农业科学院等多个育种单位直接应用于抗病新品种培育，实现了从基础研究到育种应用的有效转化，也是该团队自2017年在《科学》（Science）发表对真菌病害稻瘟病的广谱抗病基因Pigm以来的又一重大成果。