陕西
《孙子兵法》 云“上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城”，胜利归于谋略而非硬拼。水稻与病原菌之间，正是一场看不见硝烟的战争。病原菌不断进化“攻城略地”，水稻则构筑层层防线确保“城池安全”。
近日，中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室钱前院士团队在Advanced Science在线发表题为“Molecular Bases and Genetic Design of Rice Disease Resistance for Optimized Yield and Sustainable Agriculture”综述文章，系统解析了水稻免疫系统的多层分子信号网络，提出了“精准调控”的水稻抗病育种新范式，明确了抗病与高产协同改良的关键靶点与设计原则，为水稻持久抗病育种与绿色病害防控提供了系统性的理论技术指导。
水稻免疫的“三层防线”
论文系统梳理了水稻免疫系统的分子层级。细胞表面的“哨兵”—PRR受体，负责识别病原菌的保守信号分子，发现“敌情”迅速招募共受体，激活下游信号；细胞内的“检查站”—NLR蛋白，当病原菌向细胞内注射效应蛋白试图压制第一层免疫时，NLR蛋白登场直接识别效应蛋白、或监测效应蛋白对宿主靶蛋白的扰动，激活效应子触发免疫。
水稻免疫中 PRRs 与 NLRs 介导的病原识别
共享信号枢纽与防御输出，PRR和NLR并非泾渭分明的两道防线，汇聚成共享的下游信号网络：RLCK激酶、MAPK级联、Ca²⁺信号、ROS爆发、水杨酸/茉莉酸/乙烯激素网络，导向木质素沉积、细胞壁增厚、植保素合成等防御输出。
水稻免疫调控涉及的主要信号通路
杀敌一千，自损八百
免疫调控因子参与生长发育、代谢稳态和非生物胁迫响应。完全失活或组成型激活，导致抗病性增强，但其他农艺性状，尤其产量受损严重。病原菌进化速度极快，单一NLR基因容易被效应子变异克服，而NLR拷贝数增加并不必然提升抗性，反而可能引发产量失衡、自身免疫等问题。因此，候选靶点不应仅看抗性强弱，而应综合评估其生物学功能、病原菌适应风险、遗传背景依赖性、基础适合度代价和田间稳定性。
“全面开战”到“精准打击”
通过诱变或自然变异筛选，获得功能强度不同的等位基因系列。对于同时调控免疫和发育的多效基因通过修饰蛋白质互作界面、磷酸化基序、miRNA结合位点、启动子或uORF，产生“定量等位基因”，保留基础生理功能并重置感染时的免疫激活阈值。聚合多种识别效应子基因与机制互补的抗性基因到优良品种中，拓宽抗谱、提升持久性。
优产抗病水稻的设计策略
未来“战场”
整合全基因组数据预测基因型与表型关系，结合无人机、物联网传感器和田间机器人采集图像与光谱数据，实现病害性状自动提取和大规模群体监测。通过定向改良驯化和产量相关位点，保留野生稻的抗性基因库和多样性，可将需要数千年的驯化过程压缩到较短年限。高温、干旱与病害日益叠加发生，未来的抗病育种必须整合生物与非生物胁迫的共享信号节点，实现“环境胁迫不影响免疫，抗病不牺牲产量”的终极目标。
整合遗传资源与分子设计优化抗病和产量，促进可持续农业
中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室侯欣跃博士和崔元江博士后为论文共同第一作者。中国水稻研究所钱前院士和任德勇研究员为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等资助。
http://doi.org/10.1002/advs.77719
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