我国科学家破解水稻高产抗病育种难题，高产稳产再添硬核保障

东苑

据央视报道，我国科研团队在水稻高产抗病育种方面取得新进展。相关研究成果于 4 月 8 日在国际学术期刊《自然》上发表。



中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队联合上海交通大学、浙江大学、上海师范大学等机构，成功克隆出一个广谱抗病基因，命名为 Xa48，并阐明了水稻在长期种植中抗病能力变化的规律。



▲ XA48 介导的免疫信号通路及 Xa48-OsVOZ1 免疫模块的驯化规律
IT之家注：水稻白叶枯病是一种主要细菌性病害，流行时可导致减产 20% 至 50%。近 20 年来，受全球变暖导致台风活动频繁、水稻主栽品种抗源单一、病原菌变异加快等因素影响，白叶枯病发生面积持续扩大，从以往的区域检疫性病害发展成所有稻区的重要病害。

长期以来，籼稻和粳稻两大亚种在抗病性上存在显著差异：南方籼稻抗病性较强，而北方粳稻容易染病。研究团队对数千份水稻资源进行了大规模筛选，利用能够突破已知抗病基因 Xa21 的毒性菌株，在一种名为“双科早”的籼稻品种中鉴定出新的抗病基因 Xa48。

该基因编码一个免疫受体蛋白，能够精准识别东北亚地区常见的白叶枯病菌分泌的毒性蛋白 XopG，进而激活免疫反应。与主要针对东南亚病原菌变种的 Xa21 不同，Xa48 主要针对东北亚变种。



▲ 台风降雨导致白叶枯病爆发
研究进一步发现，Xa48 基因在籼稻和粳稻中经历了差别驯化。该基因与下游免疫抑制蛋白 OsVOZ1 组成的模块会严重影响粳稻的产量，因此在数千年驯化过程中，Xa48 基因从粳稻基因组中被逐渐剔除，目前只存在于部分籼稻资源中。历史上，籼稻传统种植于白叶枯病频发的长江以南地区，而粳稻种植于水患较少的长江以北地区。随着农业灌溉体系逐步建立，长江以北地区白叶枯病发生减少，病原菌选择压力降低，导致 Xa48 仅保留在南方籼稻品种中。研究团队指出，这一结果也从侧面说明，自大禹治水以来中国农业水利灌溉体系的建立，间接影响了籼稻和粳稻的抗病性差异。

在育种应用方面，研究团队将 Xa48 的专化性抗病能力与 Xa21 的基础抗病能力相结合，构建了以 XA21 基础抗病加 XA48 专化性抗病为核心的免疫研究平台。基础抗病性指植物对所有病原菌变种具有一定程度的抗性，而专化性抗病性指植物对特定病原菌变种产生强烈抗性。通过杂交聚合两种抗性的水稻新品系，田间试验显示，在经历台风、洪水等极端天气后，新品系在不同稻区均能保持稳定抗病性，且产量等重要农艺性状未受影响。研究首次在作物上证明两个免疫网络的叠加可以重构类似野生稻的广谱抗病性，同时维持高产性状。



▲ Xa21Xa48 聚合田间抗性鉴定
目前，该成果已被隆平高科、荃银高科、中国水稻研究所、中国农业科学院等多个育种单位应用于抗病新品种培育。



▲ 何祖华院士（左二）与林辉（左一）等团队成员在田间观察水稻表型，为抗病品种培育获取关键数据
论文通讯作者为何祖华院士、上海交通大学陈功友教授和浙江大学邓一文教授，共同第一作者包括林辉、陈复旦、成官云、颜丙霄、袁猛、邱杰等研究人员。

liqiang2216

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com2

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wing6

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chris99

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yzszh64

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waluheke

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