中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊(記者 陳朝和 通訊員 楊雯)近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)西南作物基因資源發(fā)掘與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)偉教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表一項(xiàng)重磅研究成果。他們發(fā)現(xiàn)，稻瘟菌會(huì)派遣一種“RNA武器”潛入水稻細(xì)胞，精準(zhǔn)“劫持”水稻的免疫系統(tǒng)。

稻瘟病被稱為水稻的“致命癌癥”，全球每年因此減產(chǎn)10%—30%，我國(guó)2013—2025年的年均發(fā)病面積約7200萬(wàn)畝。這項(xiàng)最新成果，為水稻生產(chǎn)裝備上一套“防御系統(tǒng)”提供了全新路徑。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，稻瘟菌會(huì)分泌一種名為lnc117761的長(zhǎng)鏈非編碼RNA，它像幽靈一樣潛入水稻細(xì)胞。在水稻體內(nèi)，有名稱為miR5827的“免疫衛(wèi)士”，其作用是盯住并壓制水稻的“免疫剎車”基因PKR1的表達(dá)水平，從而增強(qiáng)水稻的抗病能力。

但稻瘟菌的“致病武器”RNA會(huì)搶先一步，“綁架”免疫衛(wèi)士，使其無(wú)法發(fā)揮作用。失去監(jiān)管的“免疫剎車”基因PKR1因此被釋放，水稻的免疫防線由此崩潰，稻瘟菌趁機(jī)大肆入侵。“這就像攻防戰(zhàn)，病原菌派遣‘破壞分子’RNA進(jìn)入水稻，精準(zhǔn)劫持水稻的防御系統(tǒng)。”陳學(xué)偉教授解釋道。

此前，生物研究領(lǐng)域的流行觀點(diǎn)是：只有效應(yīng)蛋白或微小的RNA具備跨界傳遞能力，而這項(xiàng)研究證明：更長(zhǎng)、更復(fù)雜的長(zhǎng)鏈非編碼RNA也能做到這一點(diǎn)，這是一個(gè)動(dòng)植物病害領(lǐng)域的概念性突破。

更具價(jià)值的是，這種“RNA諜戰(zhàn)式”的配對(duì)模式，在多種病原菌與作物之間普遍存在。這意味著，科學(xué)家可以設(shè)計(jì)出一類全新的廣譜“生物武器”——靶向病原菌的RNA生物農(nóng)藥或針對(duì)作物微小RNA的免疫增強(qiáng)劑，分別通過(guò)破壞病原菌“致病武器”或補(bǔ)充作物自身的“免疫衛(wèi)士”來(lái)提升農(nóng)作物的抗病能力。與傳統(tǒng)農(nóng)藥不同，這種制劑對(duì)人體健康和環(huán)境安全友好，是一類綠色安全的生物農(nóng)藥。

基于這一思路，研究團(tuán)隊(duì)已成功合成人工RNA制劑。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該制劑能顯著提高水稻、小麥等我國(guó)主要糧食作物的抗病性，將真菌病害感染率降低30%—40%。目前，這一成果已申請(qǐng)專利，近年有望投入生產(chǎn)實(shí)踐，切實(shí)守護(hù)我國(guó)糧食安全。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃選育天然高表達(dá)相關(guān)免疫基因的水稻品種，從種源上增強(qiáng)作物的抗病能力，為糧食安全生產(chǎn)提供更多品種支撐。

為還原這場(chǎng)“敵菌案”的完整“犯罪鏈”，該項(xiàng)研究前后歷時(shí)10年，凝聚了7位共同第一作者、多位導(dǎo)師、至少3屆研究生的心血。

研究中最艱難的環(huán)節(jié)，是驗(yàn)證“病原菌的RNA真的進(jìn)入了水稻細(xì)胞”以及“它真的與水稻的免疫衛(wèi)士結(jié)合”，僅此一項(xiàng)就耗時(shí)兩年。團(tuán)隊(duì)先后至少使用6種不同方法，從不同角度進(jìn)行驗(yàn)證，甚至輾轉(zhuǎn)聯(lián)系借用尚未商業(yè)化的前沿試劑、聯(lián)系剛發(fā)表的論文作者以獲取幫助。

“科研就像走無(wú)人區(qū)，可見(jiàn)的崎嶇和風(fēng)險(xiǎn)很多，但堅(jiān)持下去，才能看到新的風(fēng)景?！标悓W(xué)偉教授說(shuō)?？蒲械哪康暮鸵饬x，從來(lái)就不僅是改寫教科書。中國(guó)科學(xué)家正在把“反間諜代碼”轉(zhuǎn)化為守護(hù)糧食安全的實(shí)用工具。