半月談記者 董 雪

在超市菜市選購果蔬時，長輩往往會傳授經驗——“有疤的水果甜一些”。這樣的“疤”一部分就是植物抗病害侵襲的“徽章”。實際上，為解決植物病害問題而探究植物免疫，一直是生命科學與農學極其重要的工作。尤其是攸關億萬人糧食安全的糧食作物，病害問題更是非同小可。我國人民飯碗的頭號主糧——水稻，就是一種病害方面不那么“讓人省心”的作物。有沒有可能，煉成一種“百毒不侵”的水稻呢?

植物是如何抗病的

植物免疫系統由兩道防線組成。如浙江大學農業與生物技術學院求是特聘教授鄧一文所言，第一道防線的“主角”是細胞表面的感受器，它們識別出病原菌后會產生基礎抗病性，但容易被病原菌分泌的毒性蛋白突破;第二道防線則由細胞內的感受器主導，它們識別出毒性蛋白后激活免疫反應，可賦予植物強抗病性，就如同在細胞內召喚出抗病“超級戰士”。相較而言，第二道防線更為關鍵，但這種免疫反應依賴于植物細胞內特定種類的感受器，如何充實這些神奇感受器的“隊伍”是目前作物抗病育種和病蟲害防治一道難度頗大的“必答題”。

植物細胞雖小，奧秘卻無窮。想要摸清其中有多少滿足人類期待的感受器，不比大海撈針容易。有沒有別的思路?

在研究生命科學界經典模式植物擬南芥時，中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員萬里團隊意外發現，植物細胞內一種名為TIR蛋白的感受器可以生成一類奇妙的小分子，它們有可能在植物體內被轉化為免疫小分子，進而形成免疫復合體。

更妙的是，將這類小分子噴灑在植物表面即可誘導強抗病性，也就是說，雖然沒有特定病原菌侵染，僅憑我們的主觀意愿，人類也可將植物細胞中抗病“超級戰士”的召喚變為一個自主可控的過程。

位于松江的水稻抗病研究基地 董雪 攝

抗病與高產，一對反義詞?

作為我國主要糧食作物的水稻，也是我國植物抗病研究最為關切的作物之一。要想讓水稻走好從種子入土到高產豐收的一生，人類就要設法幫它擋下多種病原體的威脅。畢竟，與水稻糾纏不休的病原體，種類可是相當繁復。

那么，剛剛提到的TIR蛋白，能不能在水稻細胞里找到呢?答案還真是肯定的。而且，中國科學家已經能在基因層面把這個問題研究得更細致——中國科學院院士、中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員何祖華團隊經過十余年的努力，找到了水稻免疫抑制基因ROD1，該基因如能突變，就有望顯著提高水稻對稻瘟病、白葉枯病和紋枯病等多種病原體的抗性。

打個比方來解釋，水稻沒被病原菌感染時，感受器TIR蛋白的活性被ROD1蛋白抑制，如同孫悟空被壓在五行山下難以施展神通，這是為了避免激發免疫反應影響水稻生長發育;當病原菌感染時，孫悟空才能一個跟頭從山底下釋放出來。

不過，事情還沒有那么簡單。不要忘了，人們對水稻的期待，首先是穩產高產。但是，植物抗病研究界都清楚，一般來說，抗病與高產就好比魚與熊掌很難兼得。畢竟，今天為我們提供大米的水稻，實際上基本都是人工改良過的品種，而提升水稻抗病性，也就是一種從人類需求出發對水稻的“改良”，兩種改良同時作用，效果不甚理想。

怎樣同時保證水稻的抗病和高產?何祖華團隊采取的辦法是，以不斷“回交”的方式“提純”引入新基因。“就是說，首先用突變株系與一高產品種雜交，再用子代繼續與該高產品種雜交，這樣回交多代，盡可能只引入目標基因。”何祖華這樣解釋道。

“廣譜”與“專精”，一樣了不起

植物抗病有打擊面寬的“廣譜戰士”，也有專精一門的“專家戰士”，可以攻克特定的頑疾。以有水稻“癌癥”之稱的稻瘟病為例，科研人員就找到了抗病基因Pigm并已廣泛應用。

“具體到某一種疾病的抗病性，植物與人不同。今天我們都可以接種疫苗，而植物能否有某種專門的抗病性，實在是‘天注定’。”鄧一文表示，讓水稻不怕稻瘟病的邏輯其實很簡單，那就是得找到抗稻瘟病最強、抗病年代最長的水稻品種，再從它身上找到發揮抗病作用的基因。

何祖華（右一）和鄧一文（右二）在水稻抗病研究基地 董雪 攝

研究人員在稻瘟病最嚴重的湖北恩施確定了“谷梅四號”。這是一個古老的水稻品種，對稻瘟病有極強的抗性，但產量和品質都不如人意。從“谷梅四號”中析出Pigm的過程十分復雜，這種水稻還沒有完成染色體測序，何祖華團隊在三四萬個水稻基因里苦苦追索，從定位到驗證基因功能，用去了好幾年時間。

該基因的作用機制可以用一句話概括——它能識別出稻瘟病菌。雖然導致稻瘟病的病菌有很多種，但幾乎每一種都會在侵染水稻時分泌一種毒性蛋白，而這種毒性蛋白可以被該基因識別，從而激發水稻自身的免疫反應，產生抗病性。

使用類似的方法，科研人員正在尋找攻克更多特定頑疾的“專家戰士”。不過，找到抗病基因不意味著一勞永逸。“就像人過度使用單一抗生素，時間一長就沒效果了。”鄧一文表示，為了防止病菌獲得“耐藥性”卷土重來，我們還需要不斷充實后備基因儲備。魔高一尺，道高一丈，基因技術照亮的植物抗病之路，還將朝著人類的希望延展下去。

編輯：范鐘秀