上海交通大學陳功友教授開辟水稻廣譜抗病育種新途徑

　　2019年10月16日是第39個世界糧食日，主題是“行動造就未來健康飲食實現零饑餓”。上海交通大學15日發布消息稱，該校陳功友教授帶領植物與病原菌分子互作研究團隊通過多年研究，揭示了病原菌效應蛋白這個“間諜”與植物感病基因“接頭人”之間的協同進化關系，提出利用基因編輯技術阻斷兩者之間的協同進化進程，從而使植物獲得廣譜抗病（RLS）的育種新途徑，為解決作物抗病性喪失問題，保障糧食安全與食品安全提供了新的思路。

　　該研究成果已在線發表在Cell出版社旗下植物科學領域權威期刊Molecular Plant。

　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一。水稻白葉枯病是三大水稻病害之一，是危害水稻生產的頭號細菌“殺手”。水稻白葉枯病通常導致水稻減產10-20%，發生嚴重的地區可達50%以上，甚至是絕收。同時水稻白葉枯病也是植物病理學和植物免疫學領域最重要的模式系統之一，在科學上具有重要研究價值。

　　陳功友教授團隊在農業部公益性行業專項等項目支持下，多年來從全國各水稻產區的發病田塊收集分離到數百個白葉枯病原菌株，在不同的水稻品種上測定了這些菌株的毒性，并進行分子標記分析，發現這些中國菌株具有豐富的遺傳多樣性和毒性差異。通過基因組學和分子生物學工具，從其中幾個強毒性菌株中分離到數十個TALE蛋白編碼基因并分別測定毒性，最終“識破”了一類被稱為PthXo2-like的新型主效TALE蛋白“間諜”，并且在不同的菌株中發現了這類蛋白的五種類型。

　　通過增強水稻自身防御體系進行抗病育種，是人類參與這場戰爭最經濟有效的方式。近些年育種專家們對白葉枯病抗性重視程度減弱，導致育種家們對白葉枯病抗性的重視程度減弱，導致選育的品種抗性下降。常規育種技術耗時耗力，培育一個穩定遺傳的抗病品種一般需要8-10年時間，而且難以將發現感病基因利用起來。

　　陳功友團隊根據水稻感病基因“接頭人”OsSWEET與病原細菌TALE蛋白“間諜”之間的關系，采用新興的基因編輯技術這一研究利器，干擾“間諜”與“接頭人”之間“接頭暗號”的識別，從而同時阻斷多個細菌TALE蛋白“間諜”的破壞活動，最終獲得了廣譜抗白葉枯病的水稻新種質，提出了阻斷植物感病性而獲得廣譜抗病性的育種新途徑。

　　南京農業大學竇道龍教授對此評價道：“該研究在理論上闡明了不通過利用抗病基因而通過編輯多個感病基因從而實現作物的廣譜抗病性，為水稻白葉枯病的防治提供了新的材料和方案，為作物抗病育種和抗性喪失治理提供了成功案例，具有重要理論和實踐意義。”

　　據悉，陳功友教授團隊目前正在將該技術應用于優良雜交水稻親本的改良中，預計1-2年內可育成穩定遺傳的品種，這將大大縮短雜交水稻育種年限。不久，隨著這些高產又抗病的品種在生產上的推廣應用，農藥的用量將急劇減少，農民生產水稻的經濟和人力成本將大大降低，民眾也將在餐桌上吃到更優質安全的大米。