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文章來源：四川農(nóng)業(yè)大學

水稻是人類最重要的糧食作物，然而稻瘟病常年肆虐我國及世界上各個稻區(qū)，能引起水稻大幅度減產(chǎn)甚至絕收，是水稻生產(chǎn)上的最重要病害，也是全球糧食安全的重大隱患。因此提高水稻對稻瘟菌的持久廣譜抗性一直以來都是水稻抗病育種工作的難點問題。雖然人類在長期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中選擇出少量具有廣譜抗性的水稻材料，然而這類抗性背后的作用機制一直不清楚。此外，由于抗病基因的導入往往伴隨不良農(nóng)藝性狀的產(chǎn)生，這也大大增加了水稻抗病品種選育的難度。因此，深入發(fā)掘和利用水稻抗稻瘟病的抗源，加深對抗病基因的遺傳分析和功能研究才是抗病育種開展的基礎(chǔ)。

6月29日，我校水稻研究所陳學偉教授團隊在Cell雜志（2016年SCI收錄影響因子達30.41）發(fā)表了題為“A Natural Allele of a Transcription Factor in Rice Confers Broad-Spectrum Blast Resistance（一個轉(zhuǎn)錄因子的天然變異賦予水稻對稻瘟病的廣譜抗性）”的研究論文（我校為通訊單位、水稻所陳學偉教授為通訊作者，李偉滔副研究員、碩士研究生朱紫薇、加州大學戴維斯分校Mawsheng Chern博士、我校水稻所尹俊杰博士、碩士研究生楊超和冉莉為共同第一作者）。該研究通過大數(shù)據(jù)分析與遺傳、生化、病理等實驗方法和技術(shù)手段相結(jié)合，挖掘了對稻瘟病的新型廣譜高抗的水稻遺傳資源，闡明了新型廣譜持久抗病的分子機理。為水稻稻瘟病廣譜抗病育種提供了重大理論和應(yīng)用基礎(chǔ)，也為小麥、玉米等糧食作物相關(guān)新型抗病機理的研究和應(yīng)用提供了重要借鑒。據(jù)悉，該論文是繼中科院植物所種康研究組在Cell發(fā)表文章闡明水稻感知寒害的分子機制之后我國水稻領(lǐng)域的第二篇Cell論文，同時也是西南地區(qū)的第一篇Cell論文。祝賀陳學偉教授及其領(lǐng)導的團隊，同時也祝賀四川農(nóng)業(yè)大學作為 主要完成單位首次在CNS主刊論文上取得突破。

稻瘟病被譽為水稻癌癥，可引起大幅度減產(chǎn)，嚴重時減產(chǎn)30%～50%，甚至顆粒無收。世界各稻區(qū)都可發(fā)生，而且它在水稻的各個生長環(huán)節(jié)都可能發(fā)生，所以防治非常困難，一般只能靠施藥或者使用抗病基因改良的種子。一直以來，科學家致力于發(fā)現(xiàn)不同的抗病基因，導入材料中形成具有抗性的水稻品種，但是，隨著病源菌進化，抗病基因也需要不斷迭代更新，不然就會失去作用。

而陳學偉研究團隊經(jīng)過多年的研究，發(fā)現(xiàn)的水稻天然變異位點——編碼C2H2類轉(zhuǎn)錄因子的基因Bsr-d1的啟動子，其作用正是可以有效提高對稻瘟病的抗病免疫能力，這一位點是水稻本身存在的，純天然的，不是外在的導入變異，這非常罕見。這個具有稻瘟病廣譜持久抗性的水稻天然變異點的發(fā)現(xiàn)可以說為防治稻瘟病提供了全新路徑，如果把目前廣泛使用的抗病基因方式比作“服預(yù)防藥式”防治，那么天然變異位點的方式則可稱為“提高免疫水平式”的防治，應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，可培育具有廣譜抗病能力的品種，將在保證品質(zhì)、產(chǎn)量的同時，大幅度提高水稻對稻瘟病的抵抗力，并將有效避免病源菌進化導致的抗病能力失效的問題，有效減少農(nóng)藥使用，非常符合生態(tài)綠色環(huán)保的需求。題，有效減少農(nóng)藥使用，非常符合生態(tài)綠色環(huán)保的需求。

據(jù)陳學偉介紹，該篇論文之所以能登上《CELL》，主要是因為研究上的突破：一是發(fā)現(xiàn)的天然變異位點極其難得，這一變異位點在提高抗病性的同時，對產(chǎn)量性狀和稻米品質(zhì)沒有明顯影響，因而具有十分重要的應(yīng)用價值；二是清楚完整揭示了抗病調(diào)控機制，發(fā)現(xiàn)的新抗病調(diào)控機制在水稻等植物中尚屬首次。在他們的研究中，描繪了這個天然變異位點的“作用路徑”，分析了它究竟如何與上游基因發(fā)生作用，并如何作用于下游基因的“全路徑”：C2H2轉(zhuǎn)錄因子和其上游的MYB轉(zhuǎn)錄因子通過協(xié)調(diào)減弱過氧化氫的降解來提高廣譜抗病性。這對小麥、玉米等糧食作物相關(guān)新型抗病機理研究也提供了重要借鑒。其研究上的新突破獲得了論文審稿專家們的高度認可，他們評論說“This outstanding body of work provides the rare combination of findings that will carry a high impact to both basic and applied researchers.”（這是一項罕見的對基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究人員都具有很高影響力的杰出研究成果。）

陳學偉表示，2011年他從美國回校組建實驗室就投入到此項研究中，其研究的難點在于變異位點用傳統(tǒng)經(jīng)典方式不容易鑒定出來，后來使用全基因組關(guān)聯(lián)分析，才找到這個變異位點。而且這個位點不在一般人認為的編碼區(qū)，而在啟動子區(qū)域，這也為發(fā)現(xiàn)它增添了更大難度。

本研究是在“國家自然科學基金”、“教育部新世紀優(yōu)秀人才計劃”、“國家重點研發(fā)計劃--七大農(nóng)作物育種”、“國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項”、“四川省百人計劃”、“四川農(nóng)業(yè)大學學科建設(shè)雙支計劃”、“四川農(nóng)業(yè)大學杰出青年培育計劃”和“四川農(nóng)業(yè)大學引進人才啟動經(jīng)費”等項目的資助下，與加州大學戴維斯分校、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所等國內(nèi)外科研機構(gòu)合作完成。

專家點評：

陳學偉  特聘教授，研究員，博士生導師，國家高層次人才特殊支持計劃“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，國家科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，教育部“新世紀優(yōu)秀人才”，四川省海外引進“百人計劃”特聘專家（現(xiàn)更名為“千人計劃”），四川省學術(shù)與技術(shù)帶頭人，成都市政府特殊津貼獲得者。四川農(nóng)業(yè)大學校學術(shù)委員會副主任，四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所學術(shù)委員會主任，四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所水稻重大病害抗性機理與應(yīng)用研究室主任，雜交水稻國家重點實驗室高級PI（2014年）、國家“2011計劃”長江流域雜交水稻協(xié)同創(chuàng)新中心（培育）（2012年）高級PI、四川省“2011計劃”川糧豐產(chǎn)高效協(xié)同創(chuàng)新中心高級PI（2014年）以及四川省教育廳作物重大病害實驗室執(zhí)行主任（2014年）。

1997年、2000年畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學，先后獲得學士和碩士學位，于2003年在中國科學院獲得遺傳學博士學位，后在中國科學院遺傳與發(fā)育生物所從事一年研究工作。于2004年赴美國加利福利亞大學國際著名實驗室從事水稻抗病分子機理研究和應(yīng)用工作7年。于2011年回國就職于四川農(nóng)業(yè)大學水稻研究所繼續(xù)從事水稻重大病害理論與應(yīng)用研究。先后主持國家自然科學基金委、科技部、農(nóng)業(yè)部、中國科學院、四川省科技廳、四川省委組織部等來源的科研任務(wù)10余項，在Cell、Science、PNAS、PLoS Biology等國際頂級雜志上發(fā)表論文50余篇，申請獲得專利多項。將抗病理論研究應(yīng)用于水稻抗病育種實踐中，與育種家合作育成了多份雜交水稻抗病骨干親本及雜交水稻抗病新品種，其中包括國家審定品種6個，累計推廣面積達6000萬畝以上。

《Cell》是生命科學研究領(lǐng)域的頂尖學術(shù)期刊，與《Nature》和《Science》并列，是全世界最權(quán)威的學術(shù)雜志之一。據(jù)統(tǒng)計，截止本論文發(fā)表之前，我國在Cell主刊上發(fā)表涉及植物研究的文章共有8篇，其中研究論文6篇，涉及水稻的研究論文僅1篇（由中國科學院植物研究所完成）。全國農(nóng)業(yè)類高校共發(fā)表5篇，其中研究論文4篇；國內(nèi)單位作為第一通訊單位的僅2篇（中國農(nóng)業(yè)大學，1篇與擬南芥相關(guān)，1篇與動物相關(guān)）。