中国科学家让水稻不用农药也能抗病 发现关键基因Xa48

近20年来，由于极端天气频发、水稻主栽品种抗源单一以及病原菌快速变异等因素，水稻白叶枯病已从区域性检疫病害蔓延至全国所有稻区，成为制约水稻高产稳产的重要瓶颈。挖掘新型抗病基因、培育抗病与产量兼顾的水稻新品种，已成为保障国家粮食安全的迫切需求。中科院分子植物科学卓越创新中心何祖华院士团队联合上海交通大学、浙江大学等单位，在国际顶级期刊《自然》上发表了一项重要成果。研究成功克隆了广谱抗白叶枯病基因Xa48，阐明了水稻免疫抗病的新机制，揭示了驯化过程中抗病与产量的平衡规律，为培育高抗高产水稻新品种提供了关键理论和技术支撑。

研究团队对数千份水稻资源进行大规模筛选，利用能克服传统抗病基因Xa21的毒性菌株，在籼稻品种“双科早”中鉴定出全新抗病基因Xa48。与Xa21主要针对东南亚病原菌不同，Xa48更适配我国及东北亚地区流行的白叶枯病菌，抗性更具针对性。Xa48编码免疫受体蛋白，可精准识别病原菌毒性蛋白 XopG，通过降解免疫抑制蛋白OsVOZ1/2激活水稻防御系统，从源头阻止病菌入侵。这一全新免疫作用模型为水稻抗白叶枯病机制研究提供了重要科学依据。

水稻分为籼稻与粳稻两大亚种，二者抗病性差异显著。本次研究首次从进化角度给出答案：在数千年人工驯化中，粳稻基因组逐渐丢失了Xa48，而该基因仅保留在籼稻中。原因是Xa48相关免疫模块会影响粳稻产量性状。历史上粳稻多种植于长江以北，水患与病害压力较小；籼稻主栽于高温高湿、病害高发的南方稻区。在“高产优先”的选择压力下，粳稻逐步舍弃Xa48，而南方籼稻则保留了这一抗病关键基因。研究还提出，我国古代水利灌溉体系的发展改变了稻田病害发生环境，间接塑造了水稻亚种间的抗病基因差异。