李国田教授(中)团队在实验室 通讯员蒋朝常供图
□楚天都市报极目新闻记者 邹浩 通讯员 蒋朝常
抗性等级提高3级、减少39%水稻产量损失,若推广应用可挽救8亿公斤粮食、满足1500万人一年粮食需求!6月14日深夜,华中农业大学李国田教授团队最新研究成果在Nature(《自然》)在线发表,经过11年科研马拉松,他们通过“分子剪刀”创制了新型广谱抗病基因,实现对稻瘟病、白叶枯、稻曲病三病抗性的“加持”。
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农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室李国田教授和加州大学戴维斯分校、劳伦斯伯克利国家实验室Pamela C. Ronald院士为该论文共同通讯作者。李国田教授团队博士研究生沙干、孙鹏为本论文共同第一作者,课题组多位学生共同参与了此项研究。6月15日上午,李国田教授及团队部分成员向极目新闻记者讲述了该项科研成果背后不为人知的故事。
一场生物军备竞赛
水稻是全球重要的粮食作物之一,常受稻瘟病、稻曲病、白叶枯病等多种病害威胁。在学界,“稻瘟病”被视为“一类病”和“水稻癌症”,据不完全统计,仅该病每年给我国造成的粮食损失就高达20亿公斤。培育种植广谱抗病品种对保障我国和全球的粮食安全具有重要意义。
不过,稻瘟病的防控不是一劳永逸的,而是你来我往的动态过程,李国田将其比喻为一场“生物军备竞赛”,要求科研工作者有长期坚守的“执念”。
“RBL1”便是在这种坚守中找到的。2013年前后,李国田在3000多份材料中筛选出特别抗性的突变体,然而,该突变体抗性极强、生长极差,难以收获足够的种子。2015年前后,“基因编辑”技术在水稻上日益成熟,拓展了实验边界。2018年,李国田从加州大学回国就职于华中农大,和团队成员一起将科研进程向前推进。
一株特立独行的水稻
2020年9月的一天,武汉狮子山北麓,一株株表型优异的水稻迎风展绿,引起了李国田的特别注意。它是一株“RBL12”基因优化的水稻——在不改变表型、产量和其他重要性状前提下,可显著提高稻瘟病抗性等级。这一发现让团队成员无比兴奋,他们决定向世界科研顶峰《自然》发起冲锋。
第一稿是投石问路。团队博士研究生沙干和孙鹏说,那段时间每天晚上忙到转钟,第二天第一件事便是打开邮箱看是否收到回复。第二稿则充满紧张。他们抓紧补充实验,用98页纸回答了《自然》杂志编辑们22页纸的提问。从2021年11月到2023年6月,556个日夜的长跑,最终,2023年6月14日深夜,他们等到了自己的科研成果攀上顶峰。
据了解,该项研究成果不仅汇聚了李国田教授团队实验室的全部力量,更汇聚了来自加州大学戴维斯分校、西北农林科技大学和法国波尔多大学等20余位学者的科研接力。
李国田教授兴奋地介绍说,目前带有“RBL12”广谱抗病的秧苗在恩施长势正好,那里是中国稻瘟病最复杂的区域之一。若推广应用到育种一线,这种新型广谱抗病基因将真正赋能国家粮食安全。值得一提的是,该项研究成果同样可应用于小麦、玉米等主要作物中。
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