水稻是世界一半人口的口糧作物，也是我國的主要口糧作物，因此，如何持續(xù)提高水稻的產(chǎn)量、保障其穩(wěn)產(chǎn)是我國乃至世界糧食安全的重要研究課題。水稻在其生長過程中常受到多種真菌病害的侵襲，其中稻瘟病、紋枯病、稻曲病、胡麻葉斑病、惡苗病以及穗腐病等真菌病害是毀滅性的。如何減少這些真菌病害的危害是保障我國水稻穩(wěn)產(chǎn)面臨的技術(shù)難題。盡管種植抗病品種是防控植物病害的經(jīng)濟(jì)有效措施，但目前尚缺少同時(shí)抵抗這些真菌病害的 廣譜抗病水稻品種。

北京時(shí)間3月26日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院彭友良團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為InactivatingSnRK1β1Apromotes broad-spectrum disease resistance in rice的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，水稻多種病原真菌共進(jìn)化出了一個(gè)保守的效應(yīng)蛋白Gas2，共同靶向水稻誘導(dǎo)性感病蛋白SnRK1β1A，敲除該蛋白的編碼基因可增強(qiáng)水稻的廣譜抗病性。

該研究發(fā)現(xiàn)，水稻的稻瘟病 菌、紋枯病菌、稻曲病菌、胡麻葉斑病菌、惡苗病菌和穗腐病菌等共同進(jìn)化出了一個(gè)三維結(jié)構(gòu)相似、功能保守的胞內(nèi)效應(yīng)蛋白Gas2。通過分子功能研究，他們還發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)蛋白靶向水稻的SnRK1β1A蛋白，促進(jìn)病菌對(duì)水稻的侵染；并確定Gas2是一個(gè)具有核定位功能的效應(yīng)蛋白，通過與水稻SnRK1β1A的互作，減少SnRK1β1A的泛素化降解、并引導(dǎo)SnRK1β1A進(jìn)入水稻細(xì)胞核。

Gas2效應(yīng)蛋白在多個(gè)水稻真菌病原菌中功能保守

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步解析了水稻的 SnRK1β1A蛋白的分子功能，發(fā)現(xiàn)SnRK1β1A是 一個(gè)病菌侵染可誘導(dǎo)性蛋白，對(duì)SnRK1催化亞基SnRK1α1起負(fù)調(diào)控作用，通過抑制SnRK1α1的激酶活性和核定位及其介導(dǎo)的基礎(chǔ)抗性，促進(jìn)水稻的感病性。尤其是，通過 基因敲除和過表達(dá)證明SnRK1β1A是一個(gè)感病基因，其敲除體在室內(nèi)和田間對(duì)稻瘟病、紋枯病、稻曲病、胡麻葉斑病、惡苗病以及穗腐病等呈現(xiàn)廣譜抗病性，在正常栽培條件具有野生型水稻相似的農(nóng)藝性狀，并顯著減少稻瘟病等引起的產(chǎn)量損失。

敲除Gas2靶向的水稻感病基因SnRK1β1A可增強(qiáng)廣譜抗病性

該團(tuán)隊(duì)提出了創(chuàng)制廣譜抗病植物的新策略：鑒定不同病原菌間保守的效應(yīng)蛋白及其共同靶向的誘導(dǎo)性感病蛋白，通過敲除該蛋白的編碼基因可使植物獲得廣譜抗病性，且不影響其生長和發(fā)育。該策略對(duì)其它作物的廣譜抗病性育種亦有借鑒意義。

彭友良團(tuán)隊(duì)的博士畢業(yè)生袁貴鑫（現(xiàn)為崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室博士后），盧訓(xùn)莉副教授，博士畢業(yè)生王邢斌為論文的共同第一作者，彭友良教授為論文的通訊作者。彭友良團(tuán)隊(duì)的博士后王世維、博士研究生李夢(mèng)菲、黃兆祥、張峰瑞，以及張?chǎng)尾┦?、楊俊教授、郭海龍教授、Vijai Bhadauria教授、朱旺升教授、趙文生教授，海南大學(xué)李志剛副教授，崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室的周儉民研究員和袁猛教授參與了該項(xiàng)研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、水稻產(chǎn)業(yè)體系、拼多多-中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究基金、農(nóng)林生物安全全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)2115人才培育發(fā)展計(jì)劃等的資助。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10273-5