5月17日，《自然》（Nature）期刊在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室水稻團隊王石平教授課題組與美國杜克大學(xué)董欣年教授實驗室合作在植物抗病機制及應(yīng)用研究上取得的研究成果。文章標題為“uORF-mediated translation allows engineered plant disease resistance without fitness costs”。該項工作通過在翻譯水平上精準調(diào)控抗病基因的表達，在顯著提高植物對不同類型病原菌廣譜抗病性的同時，不影響其它農(nóng)藝性狀。該研究成果在農(nóng)作物生產(chǎn)上有重要應(yīng)用價值。

病害是影響農(nóng)作物安全生產(chǎn)的重要因素之一。為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上農(nóng)作物對不同病害的抗性，育種家常常通過雜交手段將不同類型的抗病基因聚合在一起。但是這種在農(nóng)作物中機械性累積多個抗病基因于一身的雜交手段帶來了負面影響，一方面農(nóng)作物的農(nóng)藝性狀，尤其是產(chǎn)量等受到影響，另一方面會引起病菌的變異，造成抗病基因功能的喪失。

農(nóng)作物類似于一座城池，抗病基因好比警戒外敵入侵的守衛(wèi)。如果在和平年代，城池整個防御系統(tǒng)一直嚴陣以待，時刻保持高度警戒，那么在有限的資源條件下，勢必會影響城池的其它方面建設(shè)和發(fā)展。同樣，在外敵入侵時，如果能夠及時警戒，集中優(yōu)勢兵力將來犯者圍殲于萌芽初態(tài)，勢必會最大程度降低對城池全面發(fā)展的負面影響。因此，如何協(xié)調(diào)正常防衛(wèi)和全面和諧發(fā)展之間的關(guān)系就顯得十分重要。

此前，美國、法國、中國、日本、印度等多個實驗室分別獨立發(fā)現(xiàn)模式研究植物擬南芥的核心抗病反應(yīng)調(diào)控基因NPR1可以顯著提高很多農(nóng)作物對不同病害的抗性，但是會影響農(nóng)作物的產(chǎn)量等性狀，限制了其廣泛應(yīng)用。為了解決這一突出矛盾，水稻團隊王石平教授課題組與美國杜克大學(xué)董欣年教授實驗室優(yōu)勢合作，采取雙盲實驗，通過利用uORF（上游開放閱讀框）在翻譯水平上精準調(diào)控該抗病蛋白NPR1的表達。在沒有病原菌入侵時候，NPR1蛋白處于極低表達水平；一旦有病原菌危害，NPR1蛋白快速表達，短時間內(nèi)即可阻止病菌的入侵。在水稻中進一步研究發(fā)現(xiàn)精準調(diào)控NPR1的表達，不僅不影響水稻的農(nóng)藝性狀，并且對水稻生產(chǎn)上重要病害—稻瘟病、白葉枯病和細菌性條斑病均有很好的抗性。

來源：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)