5月15日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤團(tuán)隊(duì)、張余團(tuán)隊(duì)以及何祖華院士團(tuán)隊(duì)在水稻免疫機(jī)制研究上取得了重大突破，該成果在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表，為深入理解植物如何巧妙使用免疫系統(tǒng)這把“雙刃劍”協(xié)調(diào)抗病、共生和生長的平衡奠定了理論基礎(chǔ)。

水稻作為主糧，是我國糧食安全的基礎(chǔ)。生產(chǎn)過程中，過度使用化學(xué)農(nóng)藥、過度施肥，都會(huì)對(duì)環(huán)境和食品安全帶來威脅。如何讓農(nóng)民少打農(nóng)藥、少用化肥？中國科學(xué)家從植物分子機(jī)制角度入手，找到了新思路。

要少用化肥，就要想辦法促進(jìn)水稻自身的營養(yǎng)吸收。植物生長過程中，土壤中的一些“真菌”，能夠與植物根部產(chǎn)生“共同體”，從而幫助植物吸收土壤中的水分和磷、氮等營養(yǎng)元素。促進(jìn)這樣的“共生”，就能有效提升營養(yǎng)吸收的效率。要少用農(nóng)藥，就要提高植物的自身免疫力。然而往往對(duì)水稻造成毀滅性病害的稻瘟病，也是一種“真菌”。對(duì)有害真菌，植物要啟動(dòng)自身“免疫”系統(tǒng)，才能確保自身安全。

如何讓植物在遇見“有害真菌”時(shí)“免疫”，在遇見“有益真菌”時(shí)“共生”？事實(shí)上，水稻細(xì)胞表面有一種蛋白，能夠?qū)τ幸婧陀泻φ婢M(jìn)行區(qū)分。理清背后的分子機(jī)制，正是破題的關(guān)鍵。

此次研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)了一種調(diào)控蛋白，可以對(duì)不同信號(hào)平衡進(jìn)行有效調(diào)控。在沒有“病原”時(shí)，可以防止“免疫”過度激活，幫助植物安心“共生”和生長發(fā)育；當(dāng)水稻面臨“病原”入侵時(shí)，能夠啟動(dòng)植物“免疫”反應(yīng)，抵抗病原菌的侵染。值得一提的是，科研人員通過合作利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法，精確鑒定了調(diào)控信號(hào)平衡的關(guān)鍵位點(diǎn)，不僅闡明了植物協(xié)同調(diào)節(jié)免疫、共生和生長發(fā)育的分子機(jī)制，同時(shí)也為未來綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了基因資源。

“不知道‘共生’和‘免疫’的平衡的話，要不就是很抗病，但是‘共生’營養(yǎng)吸收效率會(huì)低，要不就是營養(yǎng)吸收效率很高，抗病性卻顯著降低，如果這個(gè)平衡不太好的話，產(chǎn)量可能會(huì)降低”，中國科學(xué)院分子植物卓越中心研究員表示，“這次發(fā)現(xiàn)一個(gè)‘共生’和‘免疫’雙受體的關(guān)鍵調(diào)控蛋白，已經(jīng)和一些育種單位合作，有一些優(yōu)良的自然的變異已經(jīng)在開始使用，未來還會(huì)進(jìn)一步嘗試，成果有望為水稻、玉米、小麥等農(nóng)作物抗病和營養(yǎng)吸收協(xié)同的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)?！?/p>