在超市菜市选购果蔬时，长辈往往会传授经验——“有疤的水果甜一些”。这样的“疤”一部分就是植物抗病害侵袭的“徽章”。实际上，为解决植物病害问题而探究植物免疫，一直是生命科学与农学极其重要的工作。尤其是攸关亿万人粮食安全的粮食作物，病害问题更是非同小可。我国人民饭碗的头号主粮——水稻，就是一种病害方面不那么“让人省心”的作物。有没有可能，炼成一种“百毒不侵”的水稻呢？
植物免疫系统由两道防线组成。如浙江大学农业与生物技术学院求是特聘教授邓一文所言，第一道防线的“主角”是细胞表面的感受器，它们识别出病原菌后会产生基础抗病性，但容易被病原菌分泌的毒性蛋白突破；第二道防线则由细胞内的感受器主导，它们识别出毒性蛋白后激活免疫反应，可赋予植物强抗病性，就如同在细胞内召唤出抗病“超级战士”。相较而言，第二道防线更为关键，但这种免疫反应依赖于植物细胞内特定种类的感受器，如何充实这些神奇感受器的“队伍”是目前作物抗病育种和病虫害防治一道难度颇大的“必答题”。
植物细胞虽小，奥秘却无穷。想要摸清其中有多少满足人类期待的感受器，不比大海捞针容易。有没有别的思路？
在研究生命科学界经典模式植物拟南芥时，中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员万里团队意外发现，植物细胞内一种名为TIR蛋白的感受器可以生成一类奇妙的小分子，它们有可能在植物体内被转化为免疫小分子，进而形成免疫复合体。
更妙的是，将这类小分子喷洒在植物表面即可诱导强抗病性，也就是说，虽然没有特定病原菌侵染，仅凭我们的主观意愿，人类也可将植物细胞中抗病“超级战士”的召唤变为一个自主可控的过程。
位于松江的水稻抗病研究基地 董雪 摄
抗病与高产，一对反义词？
作为我国主要粮食作物的水稻，也是我国植物抗病研究最为关切的作物之一。要想让水稻走好从种子入土到高产丰收的一生，人类就要设法帮它挡下多种病原体的威胁。毕竟，与水稻纠缠不休的病原体，种类可是相当繁复。
那么，刚刚提到的TIR蛋白，能不能在水稻细胞里找到呢？答案还真是肯定的。而且，中国科学家已经能在基因层面把这个问题研究得更细致——中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员何祖华团队经过十余年的努力，找到了水稻免疫抑制基因ROD1，该基因如能突变，就有望显著提高水稻对稻瘟病、白叶枯病和纹枯病等多种病原体的抗性。
打个比方来解释，水稻没被病原菌感染时，感受器TIR蛋白的活性被ROD1蛋白抑制，如同孙悟空被压在五行山下难以施展神通，这是为了避免激发免疫反应影响水稻生长发育；当病原菌感染时，孙悟空才能一个跟头从山底下释放出来。
不过，事情还没有那么简单。不要忘了，人们对水稻的期待，首先是稳产高产。但是，植物抗病研究界都清楚，一般来说，抗病与高产就好比鱼与熊掌很难兼得。毕竟，今天为我们提供大米的水稻，实际上基本都是人工改良过的品种，而提升水稻抗病性，也就是一种从人类需求出发对水稻的“改良”，两种改良同时作用，效果不甚理想。
怎样同时保证水稻的抗病和高产？何祖华团队采取的办法是，以不断“回交”的方式“提纯”引入新基因。“就是说，首先用突变株系与一高产品种杂交，再用子代继续与该高产品种杂交，这样回交多代，尽可能只引入目标基因。”何祖华这样解释道。
“广谱”与“专精”，一样了不起
植物抗病有打击面宽的“广谱战士”，也有专精一门的“专家战士”，可以攻克特定的顽疾。以有水稻“癌症”之称的稻瘟病为例，科研人员就找到了抗病基因Pigm并已广泛应用。
“具体到某一种疾病的抗病性，植物与人不同。今天我们都可以接种疫苗，而植物能否有某种专门的抗病性，实在是‘天注定’。”邓一文表示，让水稻不怕稻瘟病的逻辑其实很简单，那就是得找到抗稻瘟病最强、抗病年代最长的水稻品种，再从它身上找到发挥抗病作用的基因。
何祖华（右一）和邓一文（右二）在水稻抗病研究基地 董雪 摄研究人员在稻瘟病最严重的湖北恩施确定了“谷梅四号”。这是一个古老的水稻品种，对稻瘟病有极强的抗性，但产量和品质都不如人意。从“谷梅四号”中析出Pigm的过程十分复杂，这种水稻还没有完成染色体测序，何祖华团队在三四万个水稻基因里苦苦追索，从定位到验证基因功能，用去了好几年时间。
该基因的作用机制可以用一句话概括——它能识别出稻瘟病菌。虽然导致稻瘟病的病菌有很多种，但几乎每一种都会在侵染水稻时分泌一种毒性蛋白，而这种毒性蛋白可以被该基因识别，从而激发水稻自身的免疫反应，产生抗病性。
使用类似的方法，科研人员正在寻找攻克更多特定顽疾的“专家战士”。不过，找到抗病基因不意味着一劳永逸。“就像人过度使用单一抗生素，时间一长就没效果了。”邓一文表示，为了防止病菌获得“耐药性”卷土重来，我们还需要不断充实后备基因储备。魔高一尺，道高一丈，基因技术照亮的植物抗病之路，还将朝着人类的希望延展下去。
