中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心何祖華院士團隊在田間試驗。

像人一樣，植物也會染病、“感冒”“發(fā)燒”，甚至死亡。其中，有些病還是絕癥，無“藥”可醫(yī)。

科學家們?yōu)橹参镎摇八帯保绕涫菫檗r(nóng)作物找藥。

2006年-2020年，中國主要糧食作物病蟲害面積達4-5億公頃，造成減產(chǎn)。為了控制農(nóng)作物病蟲害，人們大量使用化學農(nóng)藥，對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成威脅。

近日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心、復旦大學以及浙江大學相關(guān)科研團隊合作，面向國家重大需求，在水稻等農(nóng)作物廣譜抗病領域取得重要突破，有望為農(nóng)作物病蟲害綠色防控提供育種靶標和生物農(nóng)藥。

研究人員除了發(fā)現(xiàn)一個廣譜抗病的重要靶基因及信號通路EPA，可以幫助高效育種，改變一個基因，就能讓水稻等農(nóng)作物更“皮實”，能抵抗多種病害；還發(fā)現(xiàn)一種調(diào)控上述信號通路的小分子2'cADPR，有望被開發(fā)成為新型生物農(nóng)藥。

兩篇相關(guān)研究論文于11月8日凌晨以“背靠背”形式在線發(fā)表在國際學術(shù)期刊《科學》（Science）上。

有審稿人評論稱，上述發(fā)現(xiàn)大大推動了人們對植物免疫過程的認識。

前述兩篇最新發(fā)表的論文都解析了植物體內(nèi)名為EPA免疫復合體的高分辨率結(jié)構(gòu)，并從原子層面上發(fā)現(xiàn)提高植物抗病性的方法。

但兩個研究團隊的起點不同。

OsTIR論文第一作者合影。從左往右依次是：劉繼云、李魁、雷子耀、趙國燕、徐煒瑩、武越。

20畝田里篩選出突變體，再花14年解開其突變表型背后的廣譜抗病分子機制，從而讓罕見表型“開枝散葉”。中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心何祖華院士團隊、張余研究員團隊，復旦大學高明君研究員團隊以及浙江大學鄧一文教授團隊合作，以水稻為主要研究對象，采用化學誘變和物理誘變廣譜抗病水稻材料rod1，經(jīng)過大規(guī)模田間表型鑒定篩選，共獲得18個感病突變株系，隨后一步步鎖定到EPA信號通路和其免疫功能，并首次報道禾本科作物的細胞內(nèi)感受器OsTIR的分子生化功能。該研究揭示了一個五組分的信號網(wǎng)絡調(diào)控植物免疫穩(wěn)態(tài)的分子機制，為培育廣譜抗多種病原菌的作物新品種提供重要的理論基礎和靶標基因。

分子植物卓越中心博士研究生武越、徐煒瑩、雷子耀，高級工程師劉繼云，上?？萍即髮W博士研究生趙國燕以及復旦大學博士研究生李魁是相關(guān)論文的共同第一作者。

聚焦植物免疫過程中的小分子，中國科學院分子植物卓越中心萬里研究員團隊以形如小草的擬南芥為主要研究對象，研究發(fā)現(xiàn)小分子2'cADPR經(jīng)過轉(zhuǎn)化，可以激活EPA免疫復合體，提高植物抗病性。而且，2'cADPR性質(zhì)相對穩(wěn)定，適合開發(fā)作為植物免疫激活劑。這一發(fā)現(xiàn)為發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)提供了一種能夠激發(fā)農(nóng)作物廣譜抗病性的新型“生物農(nóng)藥”，從而有望部分替代化學農(nóng)藥，減少對生態(tài)環(huán)境的負面影響。

中國科學院分子植物卓越中心萬里研究員及文章第一作者合影。從左往右依次是：徐煒瑩、于華、萬里、陳思思。

此外，萬里團隊還發(fā)現(xiàn)，一些細菌也可以產(chǎn)生2'cADPR，并激活植物的相關(guān)免疫反應。這揭示了植物和細菌免疫通路交互的分子機理。

分子植物卓越中心博士研究生于華、徐煒瑩和陳思思是相關(guān)論文的共同第一作者。

11月7日，萬里研究員向澎湃科技表示，目前通過無人機噴灑的方法，在測試2'cADPR對提高水稻、小麥等農(nóng)作物抗病性的效果。未來有望實現(xiàn)研究成果的轉(zhuǎn)化。

“我覺得植物是非常聰明的。長期的演化進程讓植物能更經(jīng)濟和高效地適應外界環(huán)境。有些植物蛋白只需要保留關(guān)鍵的保守結(jié)構(gòu)域，就可以完成其重要功能。水稻的TIR蛋白就是一個典型的例子?！薄翱赡苓€有很多這種類似的現(xiàn)象期待我們?nèi)ネ诰?，背后的機制可能還很豐富?！编囈晃慕淌谙蚺炫瓤萍急硎尽?/p>