3663 期 / 第3版:科教兴川
川农大团队破解稻瘟菌“黑客攻击”机制
为作物病害绿色防控开辟新路

如何让水稻等主要粮食作物拥有更强的“免疫力”,以抵御稻瘟病、纹枯病等毁灭性病害?这一困扰全球农业科学界的难题,如今有了来自成都的突破性答案。

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团队的研究成果——病原菌分泌lncRNA进入水稻劫持寄主微小RNAmiRNA)以调控致病性,在国际顶级学术期刊《自然》上发表。这项研究首次揭示了病原菌能够分泌一种长链非编码RNAlncRNA)进入寄主水稻细胞,像“强力磁铁”一样吸附住水稻的免疫关键微小RNA,从而破坏水稻的天然防御机制,导致病害发生。这项发现颠覆了以往以蛋白质为核心的免疫学传统认知,为作物广谱抗病育种和绿色防控开辟了全新路径。

传统观点认为,病原菌主要依靠分泌蛋白质或微小RNA等“效应子”来破坏作物免疫系统。而陈学伟团队发现,稻瘟菌会分泌一种名为“lnc117761”的长链非编码RNA,它像“特洛伊木马”一样潜入水稻细胞。在水稻体内,原本有位名叫“miR5827”的“免疫卫士”,负责压制“免疫刹车”基因PKR1,从而保障水稻的抗病能力。然而,稻瘟菌的RNA会抢先“绑架”这位卫士,导致“免疫刹车”被释放,水稻免疫防线崩溃,病害随之暴发。

“这就像一场攻防战,病原菌派遣‘破坏分子’精准劫持水稻的防御系统。”陈学伟教授解释。这一发现颠覆了国际学术界“只有效应蛋白或微小RNA能跨界传递”的传统认知,证明结构更复杂的长链非编码RNA同样具备这一能力,堪称植物病害研究领域的概念性突破。

更令人振奋的是,这种RNA谍战”模式在多种病原菌与作物之间普遍存在。研究团队据此成功合成了人工RNA制剂,实验表明,该制剂可显著提升水稻、小麦等主要粮食作物的抗病能力,将真菌病害感染率降低30%40%。这一成果已申请专利,有望在近年投入生产实践。与传统化学农药不同,这种RNA生物农药对人体和环境安全友好,是一种绿色防控新利器。

同时,陈学伟团队还计划选育天然高表达相关免疫基因的水稻品种,从种源上增强作物抗病能力,为粮食安全提供更多品种支撑。

据了解,这项研究共历时10年。其中证明病原菌RNA确实进入水稻细胞并与免疫卫士结合的验证环节耗时两年。陈学伟表示:“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。”

(综合自《成都日报》、四川农业大学官网)