5月17日，《自然》（Nature）期刊在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室水稻團(tuán)隊王石平教授課題組與美國杜克大學(xué)董欣年教授實驗室合作在植物抗病機制及應(yīng)用研究上取得的研究成果。文章標(biāo)題為“uORF-mediated translation allows engineered plant disease resistance without fitness costs”。該項工作通過在翻譯水平上精準(zhǔn)調(diào)控抗病基因的表達(dá)，在顯著提高植物對不同類型病原菌廣譜抗病性的同時，不影響其它農(nóng)藝性狀。該研究成果在農(nóng)作物生產(chǎn)上有重要應(yīng)用價值。

病害是影響農(nóng)作物安全生產(chǎn)的重要因素之一。為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上農(nóng)作物對不同病害的抗性，育種家常常通過雜交手段將不同類型的抗病基因聚合在一起。但是這種在農(nóng)作物中機械性累積多個抗病基因于一身的雜交手段帶來了負(fù)面影響，一方面農(nóng)作物的農(nóng)藝性狀，尤其是產(chǎn)量等受到影響，另一方面會引起病菌的變異，造成抗病基因功能的喪失。

農(nóng)作物類似于一座城池，抗病基因好比警戒外敵入侵的守衛(wèi)。如果在和平年代，城池整個防御系統(tǒng)一直嚴(yán)陣以待，時刻保持高度警戒，那么在有限的資源條件下，勢必會影響城池的其它方面建設(shè)和發(fā)展。同樣，在外敵入侵時，如果能夠及時警戒，集中優(yōu)勢兵力將來犯者圍殲于萌芽初態(tài)，勢必會最大程度降低對城池全面發(fā)展的負(fù)面影響。因此，如何協(xié)調(diào)正常防衛(wèi)和全面和諧發(fā)展之間的關(guān)系就顯得十分重要。

此前，美國、法國、中國、日本、印度等多個實驗室分別獨立發(fā)現(xiàn)模式研究植物擬南芥的核心抗病反應(yīng)調(diào)控基因NPR1可以顯著提高很多農(nóng)作物對不同病害的抗性，但是會影響農(nóng)作物的產(chǎn)量等性狀，限制了其廣泛應(yīng)用。為了解決這一突出矛盾，水稻團(tuán)隊王石平教授課題組與美國杜克大學(xué)董欣年教授實驗室優(yōu)勢合作，采取雙盲實驗，通過利用uORF（上游開放閱讀框）在翻譯水平上精準(zhǔn)調(diào)控該抗病蛋白NPR1的表達(dá)。在沒有病原菌入侵時候，NPR1蛋白處于極低表達(dá)水平；一旦有病原菌危害，NPR1蛋白快速表達(dá)，短時間內(nèi)即可阻止病菌的入侵。在水稻中進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控NPR1的表達(dá)，不僅不影響水稻的農(nóng)藝性狀，并且對水稻生產(chǎn)上重要病害—稻瘟病、白葉枯病和細(xì)菌性條斑病均有很好的抗性。

來源：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)