科学家破解水稻抗病基因密码：如何增强作物抗性

来源：光明日报

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本报福州3月2日电（记者冯家照 通讯员张伟）

水稻若是染上病毒病，常常会导致植株矮化、分蘖（稻等植物发育时，在幼苗靠近土壤的茎节上生出分枝）增多，严重时甚至会绝收。福建农林大学吴建国教授团队联同国内外科研人员，成功破解了病毒导致水稻患病的核心机制，并运用基因编辑技术助力水稻对抗病毒。这一成果不仅揭开了困扰学界已久的植物抗病毒免疫增强谜题，更为选育“抗病不减产”的水稻新品种开辟了一条全新的道路。相关研究成果日前在线发表于国际期刊《细胞》。

科学家们早已了解，植物体在着一套高度保守的“免疫系统”——RNA干扰机制，它能够像“剪刀”一样识别并切割病毒的遗传物质。然而，仅凭基础的“剪刀”力量往往难以抵御病毒的疯狂复制。这套防御系统如何在病毒压力下实现“火力的倍增与持续输送”，即抗病毒免疫信号的增强机制，一直是个悬而未决的核心难题。

吴建国团队在研究中发现了一个关键“枢纽”：独脚金内酯激素信号通路。这是一种植物激素，此前被认为主要调控水稻的分蘖。但此次研究首次证实，它同样是水稻激活抗病毒免疫增强所必需的“信号兵”，发挥着广谱抗病毒功能。

病毒感染后，会试图“切断”这个信号通路。研究团队以引发水稻严重矮化分蘖的水稻草状矮化病毒为切入点，利用冷冻电镜技术在原子层面“看见”：病毒编码的蛋白质插在了独脚金内酯受体的结合位点上，直接阻断了激素信号的正常传导。信号一旦中断，下游的抗病毒免疫增强机制随之“熄火”，水稻便失去了持续的抵抗力。

“这就像一个精密的‘兵棋推演’，病毒封锁了我们的‘传令兵’，导致供给前线的火力输送系统瘫痪。”吴建国解释。

找到了病毒的“作案手法”，研究团队开始设计“反制措施”。他们精准定位了病毒蛋白与受体结合的“抓手”位置，并成功筛选出一种特定突变体。这个突变体就像是换了一把“锁芯”，让病毒蛋白无法再插入，同时又能保证正常的激素信号畅通无阻，不影响水稻的生长发育。

更为关键的一步，是利用单碱基编辑技术，将这把换好的“锁芯”精准写入了水稻基因组。经过田间试验验证，这种经过“基因手术”改良的水稻，对水稻草状矮化病毒表现出了极强的抵抗力。改良后的水稻株型挺拔、穗粒饱满，产量和主要农艺性状与常规品种没有明显差异，实现了“抗病又不减产”的育种目标。