台风过境，洪水肆虐，稻田里一片倒伏的黄叶——这并非“眼见”的自然灾害那么简单，而是近年来我国南方稻区日益严峻的现实。罪魁祸首，是一种古老而顽固的细菌病害——白叶枯病。
近二十年来，受全球变暖影响，台风活动频繁，加之水稻主栽品种抗源单一、病原菌变异加快，白叶枯病从过去的区域性检疫病害，迅速蔓延为全国稻区的重要威胁。它像一场无声的“疫病”，侵蚀着我国粮食安全的根基。
台风降雨导致白叶枯病爆发
北京时间4月8日深夜，国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）在线发表了一项中国科学家的重要成果。由中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队领衔，联合上海交通大学、浙江大学等单位，历经二十年攻关，成功克隆出一个全新的水稻抗白叶枯病基因——Xa48，并首次揭示了水稻在驯化过程中如何“取舍”抗病性与产量的秘密。
从几千份水稻中筛出一个“卫士”
故事得从一道难题讲起。白叶枯病的病原菌——黄单胞菌，是一个善于伪装的“入侵者”，不断变异，突破水稻的免疫防线。国际上第一个克隆的白叶枯病抗病基因Xa21，曾为“抵抗入侵”立下汗马功劳，但多年来已被毒性菌株“攻破”。
研究团队没有放弃。他们从几千份水稻资源中，利用能“攻克”Xa21的强毒性菌株，逐一筛选、比对，终于在籼稻品种“双科早”中，找到了一个全新的抗病基因——Xa48。
Xa48介导的免疫信号通路及Xa48-OsVOZ1免疫模块的驯化规律
该基因编码一个免疫受体蛋白，像一名称职的“哨兵”，能识别病原菌分泌的毒性蛋白XopG，并迅速启动免疫反应。更妙的是，Xa48与Xa21分工明确：Xa21主要防御东南亚病原菌变种，而Xa48则专攻东北亚变种，两者互为补充，形成一道更坚固的防线。
一段穿越千年的驯化故事
在这项研究中，最富戏剧性的发现，来自进化。
“Xa48基因只存在于籼稻中，而在粳稻中几乎消失。”论文共同第一作者、中国科学院分子植物科学卓越创新中心副研究员林辉说。
林辉副研究员
原来，籼稻传统种植于长江以南，气候湿热，白叶枯病频发；而粳稻历史上种植于长江以北，水患较少，病害压力小。随着古代农业灌溉体系逐步建立，北方稻区的良好的人工灌溉系统反而减少了病菌传播，粳稻对Xa48的依赖也随之下降。
更关键的是，研究团队发现，Xa48能抗病的关键是抑制一种蛋白，这个蛋白恰好与水稻产量相关。换句话说，粳稻中保留Xa48，抗病但减产；舍弃Xa48，高产但易感病。
“在数千年的驯化过程中，粳稻选择了‘高产’，而籼稻在病害压力下保留了‘抗病’，并能保持高产。”林辉解释。
重构野生稻的广谱抗病性
有了基因，如何应用？研究团队做了一个大胆的尝试：将基础抗病基因Xa21与专化抗病基因Xa48聚合在一起。
打个比方，基础抗病像人体打喷嚏，对一切病原菌都有一定防御；专化抗病像疫苗，只对特定菌株产生强烈免疫。两者叠加，就像给水稻装上了“广谱雷达”和“精确制导”。结果也令人振奋——聚合了两种抗病机制的水稻新品系，在经历台风、洪水等极端胁迫后，依然在不同稻区保持稳定抗性，且产量不受影响。
何祖华院士
“这是首次在作物中证明，基础免疫与专化免疫网络的叠加，可以重构野生稻那样的广谱抗病性，为作物抗病育种开辟了全新范式。”何祖华指出。
基础研究走向育种应用
当然，这项登上国际顶刊的成果不可能一蹴而就，甚至，它比人们常说的“十年磨一剑”更持久——何祖华团队从二十年前开始布局，历经三代研究生的接力攻关。从上海基地到海南南繁基地，从基因克隆、机制解析到育种应用，每一步都凝结着汗水与坚持。
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
目前，Xa48基因已被隆平高科、荃银高科、中国水稻研究所、中国农业科学院等多家单位应用于抗病新品种培育，实现了从基础研究到育种应用的有效转化。
新民晚报记者注意到，这也是何祖华团队自2017年在《科学》杂志发表稻瘟病广谱抗病基因Pigm以来的又一重大突破。两篇顶刊，两种病害，一个目标：把种质牢牢攥在自己手里。
白叶枯病还在变异，台风还会再来，但有了Xa48，有了科研团队“农业科研，必须从田间到实验室，再回到田间”的信念，将来的每一亩稻田，都将更加坚韧；每一碗米饭，都将更加安稳。
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