在超市购买水果蔬菜时，长辈们常常传授自己的经验——“带疤的水果更甜”。这个“疤痕”的一部分是植物抵抗疾病侵袭的“徽章”。事实上，探索植物免疫以解决植物病害问题一直是生命科学和农业领域极其重要的任务。尤其是对亿万人粮食安全至关重要的粮食作物，病害问题更为严重。水稻作为我国人民饭碗中的第一主食，在疾病方面却是不那么“无忧”的农作物。有没有可能制造出一种“百毒不侵”的大米？
植物如何抵抗疾病
植物免疫系统由两道防线组成。正如浙江大学农业与生物技术学院求是特聘教授邓一文所说，第一道防线的“主角”是细胞表面的受体。它们识别病原菌后，会产生基本的抗病能力，但很容易被有毒菌分泌。蛋白质突破；第二道防线由细胞中的受体领导。它们识别有毒蛋白质并激活免疫反应，可以赋予植物强大的抗病能力，就像在细胞内召唤抗病的“超级士兵”一样。相比之下，第二道防线更为关键，但这种免疫反应依赖于植物细胞中特定类型的受体。如何丰富这些神奇受体的“队伍”，是目前农作物抗病育种和病虫害防治的难题。 “必须回答的问题”。
植物细胞虽小，但其奥秘却无穷无尽。找出有多少个符合人类期望的受体并不比大海捞针容易。还有其他想法吗？
中国科学院分子植物科学卓越中心研究员万里团队在研究生命科学经典模式植物拟南芥时，意外发现植物细胞中一种名为TIR蛋白的传感器可以产生一类奇妙的小分子有可能在植物中转化为免疫小分子，然后形成免疫复合物。
更好的是，将这种小分子喷洒在植物表面，可以诱导很强的抗病能力。也就是说，即使没有特定的病原菌感染，人类也可以根据自己的主观意愿，将抗病能力融入到植物细胞中。”“超级战士”的召唤成为一个自主可控的过程。
冬雪 摄 松江水稻抗病研究基地
抗病与高产，一对反义词？
水稻作为我国的主要粮食作物，也是我国植物抗病性研究最受关注的作物之一。如果我们想让水稻从播种到高产丰收，拥有成功的一生，人类就必须想方设法帮助它阻挡各种病原体的威胁。毕竟，不断与水稻纠缠的病原体种类相当多样。
那么，刚才提到的TIR蛋白能否在水稻细胞中找到呢？答案确实是肯定的。而且，中国科学家已经能够在基因水平上更详细地研究这个问题。中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越中心研究员何祖华团队经过十余年的努力，发现了水稻免疫抑制基因ROD1。如果能够进行突变，有望显着提高水稻对稻瘟病、白叶枯病、纹枯病等多种病原菌的抗性。
打个比方来解释，当大米没有被病原菌感染时，传感器TIR蛋白的活性被ROD1蛋白抑制，就像孙悟空被压在五行山下，很难施展他的神通一样。权力。这是为了避免刺激免疫反应，影响水稻的生长发育；当病菌感染时，孙悟空一个跟头就可以从山下释放出来。
然而，事情还没有那么简单。不要忘记，人们对水稻的期盼首先是稳产高产。但植物抗病研究界知道，一般来说，抗病与高产是很难兼得的。毕竟，今天为我们提供的大米实际上是人工改良的品种。提高水稻抗病性是基于人类需求对水稻进行的“改良”。两种改进同时起作用，效果并不理想。
如何同时保证水稻的抗病性和高产？何祖华团队采用的方法是通过不断的“回交”来“纯化”并引入新的基因。 “也就是说，先用突变株与高产品种杂交，然后用后代继续与高产品种杂交，这样就可以回交多代，只引入目标品种。”尽可能多的基因。”何祖华解释道。
“广谱”与“专精”同样令人惊叹
植物抗病性包括攻击多种病害的“广谱战士”，也有专攻某一领域、能攻克特定顽固病害的“专家战士”。以被誉为水稻“癌症”的稻瘟病为例，科研人员发现了抗病基因Pigm，并已得到广泛应用。
“具体来说，植物对某种疾病的抗病能力与人不同，今天我们都可以接种疫苗，植物能否具有某种专门的抗病能力，确实是‘注定’的。”邓一文说，让水稻不怕稻瘟病的逻辑其实很简单，就是要找到抗稻瘟病最强、抗病时间最长的水稻品种，然后找到抗稻瘟病的基因。从中发挥抗病能力。
何祖华（右一）、邓艺文（右二）在水稻抗病研究基地被冬雪合影
研究人员在稻瘟病最严重的湖北恩施发现了“谷梅4号”。这是一种古老的水稻品种，对稻瘟病具有极强的抵抗力，但其产量和品质却不尽如人意。从“古美四号”中提取Pigm的过程非常复杂。该种水稻尚未完成染色体测序。何祖华的团队努力追踪 30,000 至 40,000 个水稻基因。从定位到验证基因功能花了几天时间。年时间。
该基因的作用机制可以用一句话来概括——它识别稻瘟病菌。尽管引起稻瘟病的病原体有很多种，但几乎每一种病原体在感染水稻时都会分泌一种有毒的蛋白质。这种有毒蛋白质可以被该基因识别，从而刺激水稻自身的免疫反应并产生抗病能力。 。
研究人员正在使用类似的方法寻找“专家战士”来征服更具体的疾病。然而，找到抗病基因并不意味着一劳永逸。 “就像人们过度使用单一抗生素一样，随着时间的推移，它会失去作用。”邓艺文表示，为了防止细菌获得“耐药性”并卷土重来，我们还需要不断丰富我们的后备基因储备。魔鬼有多高，路就有多高。基因技术照亮的植物抗病之路将继续向人类的希望延伸。
原标题《如何制作“百毒不侵”的大米》
半月谈记者：冬雪
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