抗病过程是一个耗能的过程，高抗作物往往在产量相关性状上表现不好；而高产作物的品种也常常面临感病的问题。抗病与高产常常是一对矛盾，只有将两者平衡好才能培育出高产高抗的作物新品种，保障粮食高产与稳产。
这是作物育种的一个挑战。在高产基因中寻找抗病基因资源正是一个新思路。
日前，《自然—植物》在线发表了南京农业大学杨东雷课题组的研究论文。该研究发现miR156-IPA1是生长与抗病交叉对话的重要调控因子，阐明IPA1抗病的分子机制，并据此建立了一种培育高抗高产水稻新品种的育种方法。
miRNA156是植物中保守的一类microRNA，其靶基因SPL家族编码含有SBP-box结构域的转录因子。中国科学院院士李家洋首先发现水稻理想株型基因IPA1（Ideal Plant Architecture1, IPA1/OsSPL14）作为水稻miRNA156的靶基因，参与调控水稻多个生长发育过程。
杨东雷向《中国科学报》介绍，“适度上调IPA1可以减少水稻的无效分蘖，同时增加穗分支，增强秸秆强度，最终增加单位面积产量。因此，含有ipa1-1D与ipa1-2D两个功能获得性等位基因的水稻品种得到了大面积推广种植。”
在此项研究中，杨东雷实验室发现IPA1可以参与调控水稻对白叶枯病的抗性，并利用病原菌特异诱导的启动子表达IPA1培育出高产高抗水稻新品系。
研究人员发现miR156与IPA1等靶基因的表达水平在白叶枯病菌侵染时发生改变。通过下调miR156和过表达miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7，大幅增强水稻对白叶枯病的抗性。但这些水稻材料分蘖极度减少、穗子变小、育性降低，最终造成水稻产量大幅下降。
进一步研究发现，IPA1和OsSPL7与赤霉素抑制因子SLR1互作，延缓了赤霉素诱导的 SLR1降解。另一方面，在IPA1过表达水稻中，赤霉素失活的酶EUI1上调表达，进而降低赤霉素含量。
以上两个方面的原因导致SLR1的累积，最终使IPA1过表达水稻的赤霉素敏感性下降。遗传学分析发现提高赤霉素活性可以部分恢复IPA1过表达水稻的感病性与发育表型。
多次检测高产的ipa1-1D与ipa1-2D的抗白叶枯病能力，发现它们与野生型具有相同的感病性。为了获得高抗与高产的水稻，研究人员利用白叶枯病菌TALE类效应因子诱导表达的OsHEN1的启动子启动IPA1，获得转基因水稻 OsHEN1::IPA1（HIP）。
在没有病原菌侵染时，类似ipa1-1D与ipa1-2D这些转基因植株微量上调IPA1的表达量，所以表现为少蘖、大穗、茎粗等表型，最终提高产量。当有白叶枯病侵染时，IPA1 被强烈诱导表达，增强抗病性。更重要的是在白叶枯病侵染时，HIP 转基因水稻也表现为高产。
“因此，该研究发现 miR156-IPA1 是生长与抗病交叉对话的重要调控因子，阐明IPA1 抗病的分子机制，并据此建立了一种培育高抗高产水稻新品种的育种方法。”杨东雷说。
杨东雷实验室长期从事抗病与产量性状互作的研究，曾阐明霉素与茉莉酸交叉对话调控生长与抗病间平衡的分子机制，首次发现赤霉素抑制水稻抗病性。该研究得到国家重点研发项目、江苏省自然科学基金、转基因专项等项目的资助。本报记者 王方
原文链接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/3/344627.shtm
