5月20日,四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室陈学伟教授领衔的团队,在国际学术期刊《自然》上发表一项重磅研究成果。他们发现,稻瘟菌会派遣一种“RNA武器”潜入水稻细胞,精准“劫持”水稻的免疫系统。

　　稻瘟病被称为“水稻癌症”,全球水稻每年因稻瘟病减产10%至30%。受其影响,2013年至2025年,我国水稻年均发病面积约7200万亩。这项最新成果,刷新了RNA跨界传递的认知,开辟了绿色农药研发新路径,为水稻生产如何装上一套“防御系统”提供了全新策略。

　　 揭秘

　　 稻瘟菌是这样入侵水稻的

　　研究团队发现,稻瘟菌会分泌一种名为lnc117761的长链非编码RNA,它像幽灵一样潜入水稻细胞。在水稻体内,有种名叫miR5827的“免疫卫士”,其作用是盯住并压制水稻的“免疫刹车”基因PKR1的表达水平,从而增强水稻的抗病能力。

　　但稻瘟菌的“致病武器”RNA会抢先一步,“绑架”miR5827“免疫卫士”,使其无法发挥作用。失去监管的“免疫刹车”基因PKR1因此被释放,水稻的免疫防线继而崩溃,稻瘟菌便在这时趁机大肆入侵。

　　“这就像攻防战,病原菌派遣‘破坏分子’RNA进入水稻,精准‘劫持’了水稻的防御系统。”陈学伟教授形象地解释。

　　 突破

　　 从基础发现到绿色“武器库”

　　此前,生物研究领域的流行观点是:只有效应蛋白或微小RNA具备跨界传递能力。而这项研究证明:更长、更复杂的长链非编码RNA也能做到这一点,这是一个动植物病害领域的概念性突破。

　　更具价值的是,这种“RNA暗战式”的配对模式,在多种病原菌与农作物之间普遍存在。这意味着,科学家可以设计出一类全新的广谱“生物武器”——靶向病原菌的RNA生物农药或针对农作物微小RNA的免疫增强剂,让它们分别通过破坏病原菌“致病武器”或补充作物自身的“免疫卫士”来提升农作物的抗病能力。与传统农药不同,这类制剂对人体健康和环境安全友好,是绿色安全的生物农药。

　　基于这一思路,研究团队已成功合成人工RNA制剂。实验证实,该制剂能显著提高水稻、小麦等我国主要粮食作物的抗病性,将真菌病害感染率降低30%至40%。目前,这一成果已申请专利,有望在近年投入生产实践,切实守护我国粮食安全。

　　与此同时,该团队还计划选育天然高表达相关免疫基因的水稻品种,从种源上增强作物的抗病能力,为粮食安全生产提供更多支撑。(作者 杨雯 杨勇)