北京
中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 陈朝和 通讯员 杨雯)近日，四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室陈学伟教授领衔的团队，在国际学术期刊《自然》上发表一项重磅研究成果。他们发现，稻瘟菌会派遣一种“RNA武器”潜入水稻细胞，精准“劫持”水稻的免疫系统。
稻瘟病被称为水稻的“致命癌症”，全球每年因此减产10%—30%，我国2013—2025年的年均发病面积约7200万亩。这项最新成果，为水稻生产装备上一套“防御系统”提供了全新路径。
研究团队发现，稻瘟菌会分泌一种名为lnc117761的长链非编码RNA，它像幽灵一样潜入水稻细胞。在水稻体内，有名称为miR5827的“免疫卫士”，其作用是盯住并压制水稻的“免疫刹车”基因PKR1的表达水平，从而增强水稻的抗病能力。
但稻瘟菌的“致病武器”RNA会抢先一步，“绑架”免疫卫士，使其无法发挥作用。失去监管的“免疫刹车”基因PKR1因此被释放，水稻的免疫防线由此崩溃，稻瘟菌趁机大肆入侵。“这就像攻防战，病原菌派遣‘破坏分子’RNA进入水稻，精准劫持水稻的防御系统。”陈学伟教授解释道。
此前，生物研究领域的流行观点是：只有效应蛋白或微小的RNA具备跨界传递能力，而这项研究证明：更长、更复杂的长链非编码RNA也能做到这一点，这是一个动植物病害领域的概念性突破。
更具价值的是，这种“RNA谍战式”的配对模式，在多种病原菌与作物之间普遍存在。这意味着，科学家可以设计出一类全新的广谱“生物武器”——靶向病原菌的RNA生物农药或针对作物微小RNA的免疫增强剂，分别通过破坏病原菌“致病武器”或补充作物自身的“免疫卫士”来提升农作物的抗病能力。与传统农药不同，这种制剂对人体健康和环境安全友好，是一类绿色安全的生物农药。
基于这一思路，研究团队已成功合成人工RNA制剂。实验证实，该制剂能显著提高水稻、小麦等我国主要粮食作物的抗病性，将真菌病害感染率降低30%—40%。目前，这一成果已申请专利，近年有望投入生产实践，切实守护我国粮食安全。
与此同时，团队还计划选育天然高表达相关免疫基因的水稻品种，从种源上增强作物的抗病能力，为粮食安全生产提供更多品种支撑。
为还原这场“敌菌案”的完整“犯罪链”，该项研究前后历时10年，凝聚了7位共同第一作者、多位导师、至少3届研究生的心血。
研究中最艰难的环节，是验证“病原菌的RNA真的进入了水稻细胞”以及“它真的与水稻的免疫卫士结合”，仅此一项就耗时两年。团队先后至少使用6种不同方法，从不同角度进行验证，甚至辗转联系借用尚未商业化的前沿试剂、联系刚发表的论文作者以获取帮助。
“科研就像走无人区，可见的崎岖和风险很多，但坚持下去，才能看到新的风景。”陈学伟教授说。科研的目的和意义，从来就不仅是改写教科书。中国科学家正在把“反间谍代码”转化为守护粮食安全的实用工具。
作者：陈朝和 杨雯
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