一场水稻与病原菌的“军备竞赛”

本文转自：福建日报

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田大刚团队在室内种植水稻，验证抗性基因与无毒基因的互作。

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田大刚在实验室检测稻瘟病菌株。

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在实验室进行稻瘟病菌株培养。

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位于龙岩上杭县茶地镇的试验田
水稻是世界上50%以上人口的主粮，也是我国最重要的粮食作物之一，却经常受到稻瘟病的侵扰。据统计，全球范围内每年因稻瘟病造成的损失高达水稻总产量的10% 。
“利用可靠的抗病品种鉴定理论与技术体系，是建立稻瘟病绿色高效防控体系的关键。 ”11月，省农业科学院生物技术研究所副研究员田大刚率团队在水稻与稻瘟病菌互作方面取得重要进展，鉴定出福建稻区的优势无毒基因型，以及相对应的表现出良好抗病性的抗病基因。
相关文章发表于植物与微生物互作专业期刊FrontiersinMicrobiology 。这一研究，将为水稻抗病品种的科学布局、抗病育种及稻瘟病的综合防控提供重要的科学依据。
水稻的“癌症”
稻瘟病，相当于水稻的“癌症” 。
早在1637年，明朝著名科学家宋应星就在《天工开物》中将稻瘟病命名为“发炎火” 。后来，科学家发现这是一种严重的真菌性病害。
“在我国，稻瘟病在所有水稻栽培地区均有发生，流行年份造成的产量损失据估计为10％~30％，严重时可达40％~50％，甚至颗粒无收。 ”田大刚说。
2008年起，我国水稻新品种审定开始实行稻瘟病抗性的“一票否决”制。 “如果水稻对稻瘟病的抗性差，审定就通不过。 ”田大刚说。
但长期以来，因水稻品种的抗病性及其抗病基因组成不清，稻瘟病菌群体的优势无毒基因型不明，以致抗病基因在稻瘟病控制中未能得到充分利用。
“目前抗病品种的鉴定、筛选主要依靠自然发病，此方法易受田间发病条件影响，多数情况下品种抗病性鉴定结果不可靠。 ”田大刚说。然而，从水稻、病原菌DNA入手鉴定，则不然。
在田大刚看来，只有研究和利用水稻自身抗性基因，培育、推广抗病品种，方为上策。早在2008年，田大刚就率领团队开展抗病品种的选育。近年来，该团队在水稻与稻瘟病互作抗病育种的研究中取得许多重要进展。
植物的免疫系统与动物类似，是经过与病原菌的长期斗争所塑造的。 “在稻瘟病原菌中，由无毒基因表达生成的效应蛋白，只能被水稻中相应的抗病基因感知，从而触发水稻抗病反应，及时‘抵抗’稻瘟病。 ”田大刚说，抗病基因就像水稻中一扇特殊的“闸门” ，阻止效应蛋白进入；若水稻缺失相应的抗病基因，就无法对抗病原菌。
正所谓“一副毒药配一副解药” 。 “一种抗病基因就会有相应的一种无毒基因与之对应。 ”但摆在田大刚面前的问题有很多，如，有的水稻抗性品种推广几年后就会丧失抗性，是优势菌群变了，还是无毒基因“升级”了？
“知己知彼，方能百战不殆。 ”他想要研究微观世界中的无毒基因、抗病基因等，摸透“水稻-稻瘟病菌互作”机制，在水稻与病原菌的这一场“军备竞赛”中拔得头筹。
也因此，一场轰轰烈烈的试验，在闽西的一个小山村展开了。
田埂上的试验
2018年的春天，龙岩上杭县茶地镇的一处田间，迎来了117类特殊的“客人” ，将要“迎战”稻瘟病。