我国每年因“稻瘟病”直接损失的稻谷约30亿公斤。而为了获取粮食的高产稳产，过往农业生产中施加大量农药，也影响了生态环境和食品安全。因此，如何让植物获得广谱抗病性，克服水稻的这种高发病，一直被视为是与病原菌的一场“军备竞赛”。
12月16日，《自然》（Nature）在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究团队完成的题为 “NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity（NLR免疫受体保护植物防卫代谢并协同免疫反应）”的研究论文，揭示了一条全新的植物基础免疫代谢调控网络，赋予水稻广谱抗病性的新机制。
简要来说，该研究发现了水稻如何在不喷农药的情况下不得“稻瘟病”并能很好地生长。
何祖华研究员对第一财经透露，这一科学研究目前已应用到市场，从2006年起，这个系列的研究成果应用于水稻抗病育种，已种植2000万亩以上抗病水稻，基本实现了广谱持久抗稻瘟病，降低了农药的施用。
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何祖华表示，“稻瘟病”早在《齐民要术》中被称为“发炎火”，这种水稻的“顽症”会造成水稻的减产甚至绝产，是水稻生产中最严重的病害之一。“发病稻田的损失率一般在10%，有的甚至可达40%－50%，甚至颗粒无收。”
据统计，全球范围内每年因稻瘟病造成的损失高达水稻产量的10%。我国不同稻区均是稻瘟病的易发区，每年因稻瘟病发病直接损失稻谷约30亿公斤。因此，防治稻瘟病是我国粮食安全生产的主要任务之一。而目前利用化学农药对田间病害进行防治的方法，会造成严重的环境污染和食品安全问题。因此，挖掘和培育新的广谱持久抗病品种是控制稻瘟病最为经济、安全和有效的方法，也是实现绿色生态农业的重要保障。
何祖华，采访单位供图
何祖华解释道，植物的免疫系统与动物类似，是经过与病原菌的长期不懈斗争所塑造的，主要包括两层免疫系统。
首先，植物通过位于细胞膜表面的免疫受体识别病原菌，从而激活免疫反应，该免疫反应具有广谱的基础抗病性，但抗性水平低，不足以作为抗病育种的靶标，称之为基础抗病性免疫反应（PTI）。其次，植物细胞内的免疫受体NLR，会通过感知病原菌的毒性蛋白，触发新的免疫反应，该免疫反应抗病水平高，能有效控制病害，是抗病育种的主要靶标，但往往具有病原菌小种专化性的弱点，只对某些病原菌变种独有抗性，称之为专化性抗性免疫反应（ETI）。PTI 和ETI会相互促进，协同调控植物的防卫反应。
该研究团队发现，水稻进化产生的广谱抗病NLR受体可以通过抑制病原菌毒性蛋白与PICI1的互作，保护并加强PICI1的功能，进而激活更多的防卫化学物质（蛋氨酸—乙烯）的合成，以获得广谱抗病性。
乙烯是一种天然植物激素。番茄、香蕉摘下的时候还未成熟，上架前用乙烯利处理就变成熟，这就是乙烯的作用。论文合作者、中国科学院分子植物科学卓越创新中心文啟光研究员表示，“科学家已经观察到乙烯参与激发水稻的基础抗病性，降低农药的施用，此次的成果就包括了这一发现”。
同时，研究团队通过对3000份水稻品种的基因组数据进行分析，挖掘到PICI1优异的田间抗病变异位点，为水稻抗病育种提供了新的思路和靶点。
