少用化肥还能保持产量？中国科学家打开新思路

5月15日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛团队、张余团队以及何祖华院士团队在水稻免疫机制研究上取得了重大突破，该成果在国际顶级学术期刊《自然》上发表，为深入理解植物如何巧妙使用免疫系统这把“双刃剑”协调抗病、共生和生长的平衡奠定了理论基础。

水稻作为主粮，是我国粮食安全的基础。生产过程中，过度使用化学农药、过度施肥，都会对环境和食品安全带来威胁。如何让农民少打农药、少用化肥？中国科学家从植物分子机制角度入手，找到了新思路。

要少用化肥，就要想办法促进水稻自身的营养吸收。植物生长过程中，土壤中的一些“真菌”，能够与植物根部产生“共同体”，从而帮助植物吸收土壤中的水分和磷、氮等营养元素。促进这样的“共生”，就能有效提升营养吸收的效率。要少用农药，就要提高植物的自身免疫力。然而往往对水稻造成毁灭性病害的稻瘟病，也是一种“真菌”。对有害真菌，植物要启动自身“免疫”系统，才能确保自身安全。

如何让植物在遇见“有害真菌”时“免疫”，在遇见“有益真菌”时“共生”？事实上，水稻细胞表面有一种蛋白，能够对有益和有害真菌进行区分。理清背后的分子机制，正是破题的关键。

此次研究中，科研人员发现了一种调控蛋白，可以对不同信号平衡进行有效调控。在没有“病原”时，可以防止“免疫”过度激活，帮助植物安心“共生”和生长发育；当水稻面临“病原”入侵时，能够启动植物“免疫”反应，抵抗病原菌的侵染。值得一提的是，科研人员通过合作利用结构生物学方法，精确鉴定了调控信号平衡的关键位点，不仅阐明了植物协同调节免疫、共生和生长发育的分子机制，同时也为未来绿色农业生产提供了基因资源。

“不知道‘共生’和‘免疫’的平衡的话，要不就是很抗病，但是‘共生’营养吸收效率会低，要不就是营养吸收效率很高，抗病性却显著降低，如果这个平衡不太好的话，产量可能会降低”，中国科学院分子植物卓越中心研究员表示，“这次发现一个‘共生’和‘免疫’双受体的关键调控蛋白，已经和一些育种单位合作，有一些优良的自然的变异已经在开始使用，未来还会进一步尝试，成果有望为水稻、玉米、小麦等农作物抗病和营养吸收协同的相关研究奠定基础。”