Nature |?何祖華團隊揭示免疫馴化機制與廣譜抗病育種技術

近20年來，受全球變暖影響，臺風活動頻繁，加之水稻主栽品種抗源單一、病原菌變異加快，白葉枯病發生面積持續擴大、危害程度不斷加重。從以往的區域檢疫性病害，發展成所有稻區的重要病害。該病害卷土重來，已成為制約水稻高產穩產的關鍵瓶頸之一。加強水稻白葉枯病抗病基因挖掘與育種應用研究，對于保障我國水稻生產安全、維護糧食穩定供給具有重要戰略意義，也是我國生物育種的重大需求。

植物免疫系統在從野生種到現代作物形成過程中受到馴化塑造，其核心在于平衡生長（產量）與防御，在此期間抗病基因往往會受到差別選擇，以適應不同的環境選擇壓力。但是學術和育種界對于植物抗病如何經歷差別化的人工選擇尚不清楚。目前，已克隆的多數水稻抗白葉枯病抗病基因Xa來源于野生稻或感病基因突變，暗示白葉枯病抗性可能在水稻馴化中經歷了功能缺失選擇。鑒于傳統育種長期聚焦于高產穩產，而水稻兩個亞種（秈稻和粳稻）間存在明顯的田間抗病性差異和生殖隔離，明確水稻馴化尤其是亞種形成過程中抗病基因的選擇模式，對于指導現代水稻高產抗病育種具有重要意義。

2026年4月8日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華院士團隊與上海交通大學陳功友教授團隊、浙江大學鄧一文教授團隊合作在Nature上發表題為“Asymmetric selection of a rice immune module and rebuild of disease resistance”（水稻免疫模塊的馴化選擇與廣譜抗病重構）的研究論文。該研究克隆了白葉枯廣譜抗病基因Xa48，首次闡明廣譜持久抗白葉枯病NLR免疫受體與病原菌分泌的毒性蛋白激發免疫的新模型，揭示了XA48在作物馴化中協調生長與免疫的分子基礎；首次證實基礎與病菌小種?；钥共【W絡的疊加可以重構野生稻那樣的廣譜抗性并能維持高產性狀，為培育抗白葉枯病水稻新品種提供了重要的理論和技術支撐。

研究團隊通過大規模篩選幾千份水稻資源，利用能“攻破”國際上首個克隆的白葉枯病抗病基因Xa21的毒性菌株，在秈稻品種雙科早中鑒定到一個新的白葉枯病抗病基因Xa48，發現其編碼一個免疫受體蛋白。相較于Xa21主要針對東南亞病原菌變種，Xa48主要針對東北亞變種。進一步篩選并功能鑒定了其對應的病原菌效應蛋白XopG。他們通過系統的遺傳、生化和細胞生物學研究表明，XA48識別XopG后，降解下游免疫抑制蛋白OsVOZ1/2，從而激活免疫反應。這一發現為培育高抗高產水稻新品種提供了重要理論支撐。研究團隊進一步解析了Xa48基因在秈稻和粳稻中的差別馴化機制，發現Xa48-OsVOZ1模塊嚴重影響粳稻的產量，從而幾千年的馴化歷程已經把Xa48基因從粳稻基因組中剔除了，只存在于秈稻資源中。

考慮到秈稻傳統上種植于白葉枯病頻發的東南亞地區（長江以南），而粳稻歷史上種植于水患較少的長江以北地區。隨著農業人工灌溉體系開始建立，我國尤其是長江以北地區白葉枯病的發生逐漸減少，因此由于病原菌選擇壓力，Xa48只保留在部分南方秈稻品種中。本成果也說明，自從大禹治水以來，中國農業水利灌溉體系的逐步建立間接影響了秈稻和粳稻的抗病性。

綜上，本項研究在免疫機制解析和生物育種應用方面形成了鮮明特色，為我國植物保護和生物育種突破奠定了重要基礎。本成果已被隆平高科、荃銀高科、中國水稻研究所、中國農業科學院等多個育種單位直接應用于抗病新品種培育，實現了從基礎研究到育種應用的有效轉化，也是該團隊自2017年在國際權威學術期刊Science發表對真菌病害稻瘟病的廣譜抗病基因Pigm以來的又一重大成果，極大地助力了我國作物育種和農業綠色生產，為“把種子牢牢攥在自己手里”提供技術支撐。

XA48介導的免疫信號通路及Xa48-OsVOZ1免疫模塊的馴化規律

中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華院士、上海交通大學陳功友教授和浙江大學鄧一文教授為論文的共同通訊作者，中國科學院分子植物科學卓越創新中心副研究員林輝、浙江大學已畢業博士生陳復旦、上海交通大學已畢業碩士生成官云、中國科學院分子植物科學卓越創新中心已畢業博士生顏丙霄、華中農業大學袁猛教授、上海師范大學邱杰研究員為論文的共同第一作者，成果體現了大科研大合作、久久為功的科學精神。該研究受到科技創新2030－“農業生物育種”重大項目、國家自然科學基金、中國科學院先導專項、國家重點研發計劃、上?！翱萍紕撔滦袆佑媱潯眴⒚餍琼椖?、上海市農業科技創新項目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10361-6