免疫|揭秘水稻与病原菌争夺的重要装备，上海科学家研究上《自然》_病原菌|水稻|防卫|研究|抗病品

【免疫|揭秘水稻与病原菌争夺的重要装备，上海科学家研究上《自然》】

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本文图片均为受访者供图
水稻作为中国主要的粮食作物，其产量和品质受到多种病原菌的威胁。其中，稻瘟病作为水稻的“癌症”会造成水稻的减产甚至绝产，是水稻生产中最严重的病害之一。
全球范围内每年因稻瘟病造成的损失高达水稻总产量的10% 。中国不同稻区均是稻瘟病的易发区，每年因稻瘟病发病直接损失稻谷约30亿公斤。

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研究团队发现的免疫代谢机制图示
而目前利用化学农药对田间病害进行防治的方法，已经造成了严重的环境污染和食品安全问题。因此，挖掘和培育新的广谱持久抗病品种是控制稻瘟病最为经济、安全和有效的方法，也是实现绿色生态农业的重要保障。
2021年12月16日，国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究团队完成的题为 “NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity（NLR免疫受体保护植物防卫代谢并协同免疫反应）”的研究论文，揭示了一条全新的植物基础免疫代谢调控网络，尤其是发现了防卫代谢“PICI1-蛋氨酸-乙烯”的生化途径，作为植物和病原菌争夺的重要“化学装备” ，对于植物获得广谱抗病的“全面胜利”起着至关重要的作用，赋予水稻广谱抗病性的新机制。

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研究团队工作照
植物的免疫系统与动物类似，是经过与病原菌的长期不懈斗争所塑造的，主要包括两层免疫系统。首先，植物通过位于细胞膜表面的免疫受体识别病原菌，从而激活免疫反应，该免疫反应具有广谱的基础抗病性, 但抗性水平低，不足以作为抗病育种的靶标，称之为基础抗病性的免疫反应（PTI）。
其次，植物细胞内的免疫受体NLR ，会通过感知病原菌的毒性蛋白，触发新的免疫反应，该免疫反应抗病水平高，能有效控制病害，是抗病育种的主要靶标，但往往具有病原菌小种专化性的弱点，称之为专化性抗性的免疫反应（ETI）。 PTI 和ETI会相互促进，协同调控植物的防卫反应。
NLR受体基因对于农作物广谱抗病育种发挥重要作用，而如何有效解析并应用广谱抗病NLR基因是目前农作物抗病育种的主要技术瓶颈。同时，探索免疫受体尤其是广谱抗病的NLR受体如何在与病原菌在“军备竞赛”中，通过增强植物的防卫代谢以获得广谱抗病性，一直是植物病理和农作物育种领域的重要科学难题。

免疫|揭秘水稻与病原菌争夺的重要装备，上海科学家研究上《自然》

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