“水稻与人一样也会生病,比如稻瘟病、稻曲病和纹枯病等,不仅影响水稻的产量,还影响水稻的品质,尤其病害过后产生的毒素,会污染水稻和大米,对人体健康带来隐患”。
在日前召开的一次青年科学家论坛上,四川农业大学教授陈学伟表示,防控病害的发生,是保障水稻粮食安全的主要目标。
合理使用传统农药,可以有效控制病虫害,消灭杂草,提高作物的产量和质量。“但是传统农药也有弊端。”陈学伟说,以前,为了防止水稻的病害,传统农业长期大量使用农药,比如“六六六”“滴滴涕”等。这些农药使病虫有抗药性,降低农药效果,由于不被降解或很难被降解,会导致环境污染和食品农药残留,破坏土壤结构,造成土壤污染,不利于作物生长,如果通过食物链富集在动植物体内,影响消化、免疫、神经、生殖系统等。
“怎么让水稻少生病,少打药,让水稻行业绿色高效、安全地发展?”陈学伟表示,农业的前提是种子,种子也是农业科技的‘芯片’,研发高质量的种子“芯片”可以在农业源头上保证粮食安全。
“我们团队主要的工作是探索水稻如何利用自身的免疫系统来对抗病害,就像人体利用免疫系统抵抗癌症一样。”陈学伟表示,我们的目的是探索水稻抗击病害的遗传奥妙,找出相应的关键遗传因子,保障水稻少生病,筛选出重要的抗病遗传资源,培养关键抗病基因。抗病信号通过细胞外识别,进入细胞后在细胞质里进行信号传导,进一步激活细胞内病体相关基因的表达,激活免疫系统,让水稻产生抗病性。
水稻抗病会消耗能量,抑制生长,影响产量。陈学伟和他的团队找到了水稻抗病和产量协同调控的精准机制,亮点之一是发现了一个IPA1蛋白。在病菌没有进来的时候,IPA1蛋白主要负责调控生长发育的过程;当病菌侵染过后,IPA1就被迅速磷酸化,抵御病害。有意思的是,当IPA1有效抵御病菌侵染后,IPA1的磷酸状态又会回归为非磷酸化状态,通过这样的机制,水稻就实现了既能有效抵御病害又能提高产量。