水稻，養(yǎng)活了全球一半人口，也是我國的主糧之一。但水稻的一生常常會遭到稻瘟病、紋枯病、稻曲病、胡麻葉斑病等多種真菌病害的“聯(lián)合攻擊”。為了找到能同時抵抗這些“絕癥”的廣譜抗病良方，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院彭友良團隊通過敲除SnRK1β1A基因，讓水稻獲得廣譜抗病的防御能力，并于3月26日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）上發(fā)表了題為 “Inactivating SnRK1β1A promotes broad-spectrum disease resistance in rice”的研究論文。

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??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，科研團隊發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)蛋白靶向水稻的SnRK1β1A蛋白，促進(jìn)病菌對水稻的侵染；并確定Gas2是一個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)蛋白在多個水稻真菌病原菌中功能保守

??該團隊進(jìn)一步解析了水稻的SnRK1β1A蛋白的分子功能，發(fā)現(xiàn)SnRK1β1A是一個病菌侵染可誘導(dǎo)性蛋白，對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是一個感病基因，其敲除體在室內(nèi)和田間對稻瘟病、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，在正常栽培條件下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可增強廣譜抗病性

??據(jù)此，團隊提出了創(chuàng)制廣譜抗病植物的新策略。通過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，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。該策略對其它作物的廣譜抗病性育種同樣具有借鑒意義。

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??據(jù)了解，彭友良團隊的博士畢業(yè)生袁貴鑫（現(xiàn)為崖州灣國家實驗室博士后），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。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重大項目、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實驗室聯(lián)合攻關(guān)項目以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)2115人才培育發(fā)展計劃等的資助。

作者：武玥彤

科學(xué)性審核：彭友良 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院