Nature | 中国农业大学彭友良团队揭示增强水稻广谱抗病性的新策略
水稻是世界一半人口的口粮作物，也是我国的主要口粮作物，因此，如何持续提高水稻的产量、保障其稳产是我国乃至世界粮食安全的重要研究课题。水稻在其生长过程中常受到多种真菌病害的侵袭，其中稻瘟病、纹枯病、稻曲病、胡麻叶斑病、恶苗病以及穗腐病等真菌病害是毁灭性的。如何减少这些真菌病害的危害是保障我国水稻稳产面临的技术难题。尽管种植抗病品种是防控植物病害的经济有效措施，但目前尚缺少同时抵抗这些真菌病害的广谱抗病水稻品种。北京时间3月26日，中国农业大学植保学院彭友良团队在国际学术期刊Nature上发表了题为Inactivating SnRK1β1A promotes broad-spectrum disease resistance in rice的研究论文。该研究发现，水稻多种病原真菌共进化出了一个保守的效应蛋白Gas2，共同靶向水稻诱导性感病蛋白SnRK1β1A，敲除该蛋白的编码基因可增强水稻的广谱抗病性。该研究发现，水稻的稻瘟病菌、纹枯病菌、稻曲病菌、胡麻叶斑病菌、恶苗病菌和穗腐病菌等共同进化出了一个三维结构相似、功能保守的胞内效应蛋白Gas2。通过分子功能研究，他们还发现该效应蛋白靶向水稻的SnRK1β1A蛋白，促进病菌对水稻的侵染；并确定Gas2是一个具有核定位功能的效应蛋白，通过与水稻SnRK1β1A的互作，减少SnRK1β1A的泛素化降解、并引导SnRK1β1A进入水稻细胞核。研究团队进一步解析了水稻的SnRK1β1A蛋白的分子功能，发现SnRK1β1A是一个病菌侵染可诱导性蛋白，对SnRK1催化亚基SnRK1α1起负调控作用，通过抑制SnRK1α1的激酶活性和核定位及其介导的基础抗性，促进水稻的感病性。尤其是，通过基因敲除和过表达证明SnRK1β1A是一个感病基因，其敲除体在室内和田间对稻瘟病、纹枯病、稻曲病、胡麻叶斑病、恶苗病以及穗腐病等呈现广谱抗病性，在正常栽培条件具有野生型水稻相似的农艺性状，并显著减少稻瘟病等引起的产量损失。敲除Gas2靶向的水稻感病基因SnRK1β1A可增强广谱抗病性该团队提出了创制广谱抗病植物的新策略：鉴定不同病原菌间保守的效应蛋白及其共同靶向的诱导性感病蛋白，通过敲除该蛋白的编码基因可使植物获得广谱抗病性，且不影响其生长和发育。该策略对其它作物的广谱抗病性育种亦有借鉴意义。彭友良团队的博士毕业生袁贵鑫（现为崖州湾国家实验室博士后），卢训莉副教授，博士毕业生王邢斌为论文的共同第一作者，彭友良教授为论文的通讯作者。彭友良团队的博士后王世维、博士研究生李梦菲、黄兆祥、张峰瑞，以及张鑫博士、杨俊教授、郭海龙教授、VijaiBhadauria教授、朱旺升教授、赵文生教授，海南大学李志刚副教授，崖州湾国家实验室的周俭民研究员和袁猛教授参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、水稻产业体系、拼多多-中国农业大学研究基金、农林生物安全全国重点实验室联合攻关项目以及中国农业大学2115人才培育发展计划等的资助。https://www.nature.com/articles/s41586-026-10273-5
