在电波与图文间织就海派乡村的魅力新画卷。上海市农业农村委员会与上海人民广播电台合作推出《海派乡村新图景》系列融媒专题报道，跟随推荐官探访沪郊的好风物与好去处，听村书记讲述乡村振兴的初心故事，领略魔都农科人以大地为纸、以实践为笔的智慧耕耘。
“猪有猪瘟，稻有稻瘟，只要是种水稻的地方，就有可能发生稻瘟病。”浙江大学农业与生物技术学院求是特聘教授、广谱抗稻瘟病基因发掘与育种应用项目核心成员邓一文说，“从全球范围来看，稻瘟病一旦发生，都犹如一场无形的‘瘟疫’，对水稻的产量与品质造成重大危害。”
面对频频发生的“水稻顽症”的严峻挑战，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院士团队经过十余年潜心研究，终于解锁了稻瘟病的“免疫密码”——广谱抗稻瘟病基因Pigm，为中国稻种装上了坚实的“免疫盾牌”。
稻瘟病，水稻的“头号杀手”
被称为“水稻顽症”的稻瘟病，由真菌Magnaporthe oryzae引发，是全球水稻种植中最具破坏性的病害之一，同时被国际植物病理学会列为全球十大真菌性植物病害之首。该病害广泛分布于世界各大水稻产区，对水稻的根、叶、穗颈节等部位进行侵袭，一旦爆发，往往导致水稻严重减产，甚至颗粒无收。
在我国，稻瘟病的危害尤为严重，已成为制约我国水稻高产稳产的关键因素。据统计，每年稻瘟病的发生面积达到7000万亩，流行年份可导致水稻减产30%以上，个别地区甚至出现绝收现象。
“民以食为天”，稻瘟病的频繁爆发，不仅影响农民的收入，也对国家粮食安全构成了严重威胁。发掘和利用广谱抗稻瘟病新基因，培育抗病水稻新品种，成为我国水稻生产的迫切需求。
十五年磨一剑，寻得抗病“金钥匙”
聚焦广谱抗稻瘟病基因发掘与育种应用，何祖华院士带领邓一文教授及团队成员联合多家育种单位，从水稻种质资源入手，与稻瘟病展开多年较量。
研究初期，项目团队面临的挑战着实不小。我国水稻种植面积大，田间稻瘟病菌群体结构复杂，不同区域的稻瘟病菌种群差异较大，而在实验室里人工接种很难精准鉴定出真正的广谱持久抗稻瘟病材料。邓一文回忆道：“2006年起，我们着手把水稻种质资源放到全国不同的稻瘟病病圃，经鉴定筛选，共找到了12份在全国病圃都表现广谱抗稻瘟病的种质资源材料。”
筛选出了这12份具有抗病性的种质资源材料只是第一步，更关键的是要挖掘到究竟是什么基因决定了其抗病性。“由于缺乏水稻基因组信息，刚开始只能自己动手，构建出抗病水稻的基因组文库，并成功拿到4.2万个克隆。”而从4.2万个克隆中，精准找到含有功能基因的克隆也并非易事，无异于大海捞针。“经过多轮筛选鉴定后，终于获得了含有Pigm基因的克隆。通过基因组测序分析，我们进一步发现这个抗病基因簇里有13个结构相似抗病基因，进一步抗性验证，发现其中只有一个基因发挥广谱抗病功能。”邓一文介绍。
“由于当时研究条件比较差，找到Pigm基因花了三到四年的时间。”从12份种质资源材料到4.2万个克隆，再到最后聚焦在13个抗病基因，数字变化的背后是向目标基因的不断靠近，更是团队成员多年如一日的坚守。
Pigm基因为什么能抗稻瘟病？科学家们进一步研究发现，Pigm基因就像是一个“免疫卫士”，它通过与转录因子结合，激发水稻的广谱抗性，让水稻对绝大多数稻瘟病菌小种产生“免疫”效果。这一发现不仅填补了广谱抗病理论的空白，更为水稻抗病育种提供了关键基因资源。2017年，该研究成果入选“中国生命科学十大进展”。
抗病新品种遍地开花
找到了关键基因，如何开发利用，培育出既能抗稻瘟病又能保证产量的优良品种，成为团队与育种单位的共同祈愿。
项目团队开发了广谱抗稻瘟病基因Pigm的特异分子标记，建立了高效的广谱抗稻瘟病分子育种技术体系，结合单倍体育种和全基因组选择技术，为广谱抗稻瘟病精准育种提供了理论基础和技术支撑，使得育种效率大大提高，抗病新品种的培育进程不断加快，育种年限从8—9年缩短至了3—5年，有效解决了水稻抗病育种面临的缺乏持久广谱抗病基因可用的难题。
“我们与袁隆平农业高科技股份有限公司、安徽荃银高科种业股份有限公司等40多家育种单位合作，利用Pigm基因开展水稻抗病育种，提高我国水稻的稻瘟病抗性水平。”邓一文说。截至2023年，已利用Pigm基因培育出21个抗病新品种，并在全国主要稻区广泛种植。隆平高科的“隆臻36S”、荃银高科的“荃优系列”等品种，以其优异的抗病性和高产性能，赢得了种植户的广泛赞誉。
据统计，Pigm基因推广以来，累计增产稻谷11.77亿公斤，为农民增收29.44亿元，减少农药成本17.91亿元，显著提升了我国水稻生产的经济效益和生态效益。
站在“十四五”规划承上启下的关键节点，广谱抗稻瘟病基因的产业化应用给出了科技保粮的生动注脚。2024年，该成果获得“上海市科技进步奖一等奖”，成为中国端稳自己饭碗的底气——让每一粒稻谷都蕴含科技的力量，让每一寸耕地都成为国家安全的堡垒。
文：王珊
