重磅！西南地区首篇！陈学伟教授团队在CELL发表高水平论文

水稻是人类最重要的粮食作物，然而稻瘟病常年肆虐我国及世界上各个稻区，能引起水稻大幅度减产甚至绝收，是水稻生产上的最重要病害，也是全球粮食安全的重大隐患。因此提高水稻对稻瘟菌的持久广谱抗性一直以来都是水稻抗病育种工作的难点问题。虽然人类在长期的农业生产中选择出少量具有广谱抗性的水稻材料，然而这类抗性背后的作用机制一直不清楚。此外，由于抗病基因的导入往往伴随不良农艺性状的产生，这也大大增加了水稻抗病品种选育的难度。因此，深入发掘和利用水稻抗稻瘟病的抗源，加深对抗病基因的遗传分析和功能研究才是抗病育种开展的基础。

6月29日，我校水稻研究所陈学伟教授团队在Cell杂志（2016年SCI收录影响因子达30.41）发表了题为“A Natural Allele of a Transcription Factor in Rice Confers Broad-Spectrum Blast Resistance（一个转录因子的天然变异赋予水稻对稻瘟病的广谱抗性）”的研究论文（我校为通讯单位、水稻所陈学伟教授为通讯作者，李伟滔副研究员、硕士研究生朱紫薇、加州大学戴维斯分校Mawsheng Chern博士、我校水稻所尹俊杰博士、硕士研究生杨超和冉莉为共同第一作者）。该研究通过大数据分析与遗传、生化、病理等实验方法和技术手段相结合，挖掘了对稻瘟病的新型广谱高抗的水稻遗传资源，阐明了新型广谱持久抗病的分子机理。为水稻稻瘟病广谱抗病育种提供了重大理论和应用基础，也为小麦、玉米等粮食作物相关新型抗病机理的研究和应用提供了重要借鉴。据悉，该论文是继中科院植物所种康研究组在Cell发表文章阐明水稻感知寒害的分子机制之后我国水稻领域的第二篇Cell论文，同时也是西南地区的第一篇Cell论文。祝贺陈学伟教授及其领导的团队，同时也祝贺四川农业大学作为 主要完成单位首次在CNS主刊论文上取得突破。

稻瘟病被誉为水稻癌症，可引起大幅度减产，严重时减产30%～50%，甚至颗粒无收。世界各稻区都可发生，而且它在水稻的各个生长环节都可能发生，所以防治非常困难，一般只能靠施药或者使用抗病基因改良的种子。一直以来，科学家致力于发现不同的抗病基因，导入材料中形成具有抗性的水稻品种，但是，随着病源菌进化，抗病基因也需要不断迭代更新，不然就会失去作用。

（感染稻瘟病的水稻，图源网络）

而陈学伟研究团队经过多年的研究，发现的水稻天然变异位点——编码C2H2类转录因子的基因Bsr-d1的启动子，其作用正是可以有效提高对稻瘟病的抗病免疫能力，这一位点是水稻本身存在的，纯天然的，不是外在的导入变异，这非常罕见。这个具有稻瘟病广谱持久抗性的水稻天然变异点的发现可以说为防治稻瘟病提供了全新路径，如果把目前广泛使用的抗病基因方式比作“服预防药式”防治，那么天然变异位点的方式则可称为“提高免疫水平式”的防治，应用到实际生产中，可培育具有广谱抗病能力的品种，将在保证品质、产量的同时，大幅度提高水稻对稻瘟病的抵抗力，并将有效避免病源菌进化导致的抗病能力失效的问题，有效减少农药使用，非常符合生态绿色环保的需求。

工作模型示意图

据陈学伟介绍，该篇论文之所以能登上《CELL》，主要是因为研究上的突破：一是发现的天然变异位点极其难得，这一变异位点在提高抗病性的同时，对产量性状和稻米品质没有明显影响，因而具有十分重要的应用价值；二是清楚完整揭示了抗病调控机制，发现的新抗病调控机制在水稻等植物中尚属首次。在他们的研究中，描绘了这个天然变异位点的“作用路径”，分析了它究竟如何与上游基因发生作用，并如何作用于下游基因的“全路径”：C2H2转录因子和其上游的MYB转录因子通过协调减弱过氧化氢的降解来提高广谱抗病性。这对小麦、玉米等粮食作物相关新型抗病机理研究也提供了重要借鉴。其研究上的新突破获得了论文审稿专家们的高度认可，他们评论说“This outstanding body of work provides the rare combination of findings that will carry a high impact to both basic and applied researchers.”（这是一项罕见的对基础研究和应用研究人员都具有很高影响力的杰出研究成果。）

陈学伟教授在实验室

陈学伟表示，2011年他从美国回校组建实验室就投入到此项研究中，其研究的难点在于变异位点用传统经典方式不容易鉴定出来，后来使用全基因组关联分析，才找到这个变异位点。而且这个位点不在一般人认为的编码区，而在启动子区域，这也为发现它增添了更大难度。

陈学伟教授与论文第一作者李伟滔副研究员和硕士研究生朱紫薇

本研究是在“国家自然科学基金”、“教育部新世纪优秀人才计划”、“国家重点研发计划--七大农作物育种”、“国家转基因生物新品种培育重大专项”、“四川省百人计划”、“四川农业大学学科建设双支计划”、“四川农业大学杰出青年培育计划”和“四川农业大学引进人才启动经费”等项目的资助下，与加州大学戴维斯分校、中国科学院遗传与发育生物学研究所等国内外科研机构合作完成。

参与该项工作的研究人员

专家点评（请点原图查看）：

陈学伟教授简介

陈学伟  特聘教授，研究员，博士生导师，国家高层次人才特殊支持计划“万人计划”科技创新领军人才，国家科技部中青年科技创新领军人才，教育部“新世纪优秀人才”，四川省海外引进“百人计划”特聘专家（现更名为“千人计划”），四川省学术与技术带头人，成都市政府特殊津贴获得者。四川农业大学校学术委员会副主任，四川农业大学水稻研究所学术委员会主任，四川农业大学水稻研究所水稻重大病害抗性机理与应用研究室主任，杂交水稻国家重点实验室高级PI（2014年）、国家“2011计划”长江流域杂交水稻协同创新中心（培育）（2012年）高级PI、四川省“2011计划”川粮丰产高效协同创新中心高级PI（2014年）以及四川省教育厅作物重大病害实验室执行主任（2014年）。

1997年、2000年毕业于四川农业大学，先后获得学士和硕士学位，于2003年在中国科学院获得遗传学博士学位，后在中国科学院遗传与发育生物所从事一年研究工作。于2004年赴美国加利福利亚大学国际著名实验室从事水稻抗病分子机理研究和应用工作7年。于2011年回国就职于四川农业大学水稻研究所继续从事水稻重大病害理论与应用研究。先后主持国家自然科学基金委、科技部、农业部、中国科学院、四川省科技厅、四川省委组织部等来源的科研任务10余项，在Cell、Science、PNAS、PLoS Biology等国际顶级杂志上发表论文50余篇，申请获得专利多项。将抗病理论研究应用于水稻抗病育种实践中，与育种家合作育成了多份杂交水稻抗病骨干亲本及杂交水稻抗病新品种，其中包括国家审定品种6个，累计推广面积达6000万亩以上。

来源：微信公众号BioArt、四川农业大学宣传统战部

小编：三江

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