何祖華(左一)帶領學生在田間調查水稻抗病性。課題組供圖

        近日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華研究團隊在《細胞》在線發表論文，揭示了水稻鈣離子感受器ROD1精細調控水稻免疫，從而降低水稻因廣譜抗病引發的生存代價，平衡水稻抗病性與生殖生長和產量性狀。

        水稻是我國重要的糧食作物之一。但近年來，水稻病蟲害發生情況嚴重，對我國農業生產和糧食安全構成嚴重威脅。但高抗的水稻品種往往生長發育受到限制，導致產量降低。那么，如何在提高水稻抗病性的同時不影響其產量性狀，維持好植物抗病與生長發育的平衡?此外，面對病原菌的不斷進化，如何讓植物的免疫屏障有效抵御不同病原菌的反復進攻?

        研究人員發現ROD1作為一個新的植物免疫抑制中樞，通過降解具有免疫活性的超氧分子(ROS)，從而抑制植物的防衛反應。因此，在沒有病原菌侵染時，植物的基礎免疫維持在較低水平，有利于水稻生殖生長，進而提高產量。但當病原菌侵染時，植物進化出了聰明的免疫激發新途徑：通過降解ROD1減弱其功能，保證植物在抵御病原菌時能產生有效的防衛反應，不至于迅速發病枯死，并能繁殖后代。

        另一方面，病原菌和植物長期處于“軍備競賽”的協同進化過程中。研究發現水稻稻瘟病菌會進化出模擬ROD1結構的毒性蛋白，在植物體內盜用ROD1的免疫抑制途徑，實現侵染的目的。由于植物無法逃避病原菌的侵染，因此進化出了與病原菌共同生存的策略：通過適當減弱植物的抗病能力，來保證其生長繁殖、延續后代，讓植物抗病性與繁殖力維持相對平衡的水平。這就是植物聰明的生存之道。

        “以往相關研究聚焦了鈣離子信號如何激活植物免疫的問題，但這項成果揭示了一條以鈣離子受體ROD1為核心的免疫抑制新通路，以及植物與病原菌利用蛋白質結構模擬介導的協同進化機制，為植物免疫領域研究提供重要的新啟示。”何祖華告訴《中國科學報》，該研究首次說明作物能夠選擇與氣候或栽培條件相適應的免疫策略，讓植物抗病能力與生長發育即環境適應性達到最佳平衡。

        該研究組進一步挖掘ROD1的育種應用價值，通過對3000多種不同水稻品種的基因序列分析，發現ROD1單個氨基酸的改變可以影響其抗性和地理分布，說明作物抗病性受地域起源的選擇，豐富了作物馴化的理論基礎。

《電鰻快報》