极目新闻记者 邹浩
通讯员 李国田 沙干
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》）杂志在线发表，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”。
李国田教授团队
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”
据介绍，水稻是全球重要的粮食作物之一，生产上常受稻瘟病、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”；在制种一线，不抗“稻瘟病”品种“一票否决”。据不完全统计，仅仅该病每年给我国造成的粮食损失就高达30亿公斤。培育种植广谱抗病品种是实现稻瘟病绿色防控最经济有效的措施，对保障我国和全球的粮食安全具有重要意义。
不过，“道高一尺，魔高一丈”，稻瘟病的防控并不是一劳永逸的，而是你来我往的动态过程，李国田形象地将其比喻为一场“生物军备竞赛”。面对新的问题，如抗病品种有限，就要求科研工作者挖掘持久广谱抗病资源。而这项工作却是万里挑一、海底捞针的艰难过程，需要科研工作者长期坚守的“执念”。
李国田教授在做实验
实际上，这种“执念”源于求学时代。在科研生涯中，李国田一直专注水稻-稻瘟菌互作研究，建立了全基因组测序的水稻快中子突变体库并综合多种生物信息学手段对其中突变进行深度分析，并证明利用此突变体库能够快速克隆水稻抗病相关基因。
“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并克隆了该基因，并陆续应用于实验之中。然而，那时该突变体抗性极强、生长极差，难以收获足够的种子，大量的遗传学工作在艰难“掘进”之中。
科研的进步，得益于新技术的发展。2015年前后，“基因编辑”技术在水稻上日益成熟，这把神奇的“分子剪刀”大大拓展了实验边界。2018年，李国田从加州大学回国就职于华中农大，他和团队成员一道，从扩大研究到温室扩繁再到大田测试，科研进程不断向前推进。
一株“特立独行”的水稻
2020年9月的某一天，武汉，狮子山北麓，一株株表型优异的水稻正迎风展绿。这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》杂志发起“冲锋”。
“第一稿一方面是信心加持，另一方面也是‘投石问路’，能给一个修改机会就算成功！”团队博士研究生沙干和孙鹏说，那一段时间是很忐忑的，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。
如果说第一稿是“探路”，那第二稿便是紧张，因为文章可能直接被拒。幸好他们抓紧补充实验，用98页纸耐心回答了《自然》杂志编辑们22页纸的提问。就这样，从2021年11月到2023年6月，556个日日夜夜，他们把这次投稿当作是另一项“科研长跑”。
“你不放弃，我们也不放弃！”“拼上去！”“全力以赴！”这是李国田勉励自己和团队最多的话，在他看来，这样的信心源自科研的底气和志气。每当遇到波折，他脑海总会想起那株随风摇曳的特异水稻，“我们没有理由不坚持下去！”
李国田教授团队在实验室
这样的坚持是在奋斗中砥砺形成的，实验室的师生经常用2018年前后创建实验室的经历激励自己。
2018年9月到校报到之前，学校提前为李国田招收了4名硕士和2名博士。于是，师生7人“白手起家”，从零开始组建实验室。
“筚路蓝缕，以启山林”，好在导师的精神一直激励着大家。从仪器设备的购买到开启实验，从开垦荒地到建设简易温室大棚，学校多名教授主动“雪中送炭”，团队成员在疫情防控期间毅然坚守……最终在6月14日深夜等到科研成果攀上顶峰。
一项打破物种界限的成果
据了解，该项研究成果是一次全球同行的协同攻关。它不仅汇聚了李国田教授团队实验室的全部力量，放下手头的其他工作，重点推进；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。
沙干和孙鹏清楚地记得，因为观察实验，他们连续三年与导师一起过年。每当这样的“闲暇”时光，李国田会跟同学们漫谈他的科研“世界观”和“方法论”：“科研需要逆商，别人做我一定不做”“什么时候都需要创新，一切新技术新手段都可‘拿来主义’”“不躺平、不摆烂，一往无前”“真正到了‘无人区’，就不卷了……”。
导师的每句话都激励着同学们。每年4、5月份，王寅同学就要和师兄一起去海南南繁基地，那是40多度的高温，几千株苗得一株一株接，汗水浸渍着眼睛、骄阳炙烤着臂膀……当看着一排排和风吹拂的秧苗时，王寅感觉自己似乎完成了“人生的一次壮举！”
对于周亚茹和韩欣雨来说，印象最深莫过于每年的“插秧小能手”比赛。每年春耕月份的凌晨4、5时，导师和同学们一起来到山北基地，手持幼苗、脚踩泥土，迎着清晨的第一缕阳光分区插秧。在欢笑声中，他们精心标识着水稻区块，评出一年一度的“插秧小能手”。南湖风来，李国田说：“今年咱们要大干一场！”
在这种精神感召下，如今，团队已经有20余人，他们一起翻地插秧、一起脱粒考种、一起大战蚊虫、一起实验分析……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，团队研究的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，该基因与磷脂代谢相关，且在主要作物如小麦、玉米等中高度保守，能抗多种病原菌、具广谱性，对实现国家农业的环境友好型绿色生产也具有积极意义。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06205-2
（通讯员蒋朝常供图）