瘟神稻瘟病菌是如何“镇压叛乱”打胜仗的

深科·浅说

瘟神稻瘟病菌是如何“镇压叛乱”打胜仗的

一个战无不胜的将军肯定有一套独特的作战理论，有“水稻癌症”之称的稻瘟病菌也不例外。它能及时解决“内讧”和“叛军”，通过吃掉这些家伙来加强战斗力，实现攻城略地、战无不胜的目标。

日前，南京农业大学张正光教授团队研究揭示了稻瘟病菌如何镇压内部“叛乱”、出奇制胜的过程，他们在细胞生物学领域的权威期刊《细胞自噬》上发表题为《稻瘟病菌细胞壁完整性通路与细胞自噬协同作用控制致病力的机制研究》的研究成果。

稻瘟病菌是水稻的梦魇，正如它的名字一样——这个恶魔对水稻引发的灾害是无可匹敌的瘟疫，轻微的减产10%～20%，严重的减产40%～50%，甚至更严重的颗粒无收。农业部的数据显示，近年来，稻瘟病每年给我国造成30亿公斤以上的粮食损失，全球每年损失的粮食可供6000万人吃一年。

稻瘟病菌是如何战无不胜的呢？

“生存能力强，传播能力强，破坏力强，一旦发病就难以防治了。”张正光教授评价这位“瘟神”。

病菌的分生孢子像个细长的洋梨一样，体长80～160微米，宽4～6微米，这个肉眼看不见的小家伙可是个打不死的“小强”，在-30℃环境下它可以存活18个月，舒适的环境下它可以存活好几年。它无处不在：枯黄的稻草上，收获的稻谷上，种过水稻的土壤里，都可能有它的身影和踪迹。在干燥、寒冷的时候它在休眠睡大觉，一旦气温回升，湿度增加，它就开始还魂作孽，阴雨天是它活力最强的时候，温度在26～28℃，湿度达到90%，水稻梦魇就是在这时候开始的。

稻瘟病菌能在任何时候向水稻的任何部位发起攻击。最早的时候它可能在水稻种子上睡觉，也可能在稻草叶子上休眠，一些水稻在育秧阶段就被它的分生孢子缠上了，同一品种水稻种植代数越多，致病的稻瘟病菌数量就越多，随着一代一代的进化，它存留下来的都是战斗力极强的“特种兵”。

但水稻没有办法提前发现敌人，也没法消灭它。稻瘟病菌的分生孢子像空降兵一样落在秧苗上，分泌出黏液牢牢粘在叶片上，等待时机。

有经验的农民会在水稻抽穗前喷洒农药来预防它，一种叫三环唑的药物可以防止它形成附着胞黑色素，附着胞黑色素是维持它进攻的重要保证，但如果碰上下雨，药物就失效了，而它就如鱼得水，大肆进攻。

分生孢子遇水萌发形成一个球形的附着胞。可别小看这个小球，附着胞的黑色素可让这个小部件能产生80兆卡的压力，相当于一平方厘米的面积上压了一个80公斤的铁锤，只要遇到适宜的温度，秧苗上连续6～7小时有水珠，这个小球就会毫不犹豫地“咔嚓”一声，在秧苗上钉进了一颗“钉子”，稻瘟病菌就攻入了秧苗内部。

真正的危机已经来临！先头部队开始发起攻击，这时候水稻也发现了敌人，会组织一切力量反击，对病菌产生细胞壁胁迫，阻止入侵者的攻击。而稻瘟病菌会派出许多“敌特分子”去干扰水稻内部的防御， 它有3个特别的“情报传递员”：Mck1、Mkk1、Mps1蛋白。这3个情报员排成一排，一旦遇到抵抗，就顺次传递信号，稻瘟病菌就部署兵力进攻。

战争一触即发。稻瘟病菌生产出大量的蛋白质——士兵，开始集中火力进攻。所有的大干快上急剧扩张过程必然会有人浑水摸鱼，稻瘟病菌夜以继日的生产蛋白，其中会有1/3错误折叠或未折叠的蛋白成了“捣乱分子”，这些士兵不但不能冲锋陷阵，还炮弹乱飞误伤友军。

胜负在此一役。越挫越勇，稻瘟病菌运筹帷幄，面对“内讧”和“叛军”毫不手软，同时下达两条命令：激活细胞自噬——吃掉这些叛军，把它们废物回收再利用，分解转化成繁殖分裂的原材料；激活细胞壁完整性途径，另派一支特别行动队——细胞自噬核心蛋白MoAtg1，直接向2号情报员Mkk1蛋白传递信号，情报员队伍变成了两头蛇，稻瘟病菌靠双倍信号加倍部署进攻兵力，一举拿下阵地。

尹梓屹博士在多次试验后发现了稻瘟病菌平叛取胜的战略战术路径——消灭叛军，战斗力激增，这两者的通力合作是稻瘟病菌的制胜法宝。

他发现了细胞自噬核心蛋白MoAtg1的来龙去脉。这个突然出现的奇兵成为决定胜负的关键。但细胞壁完整性途径和细胞自噬这两者之间的关系至今没有完全搞清楚。

这场战争历时16～24个小时，一旦入侵成功，被攻陷的水稻细胞在稻瘟病菌作用下开始倒戈，病菌呈立体式、几何级的向周围细胞开始攻击，一周时间内，整株水稻被攻陷了，叶面、秸秆焦黄，严重时像被火烧过一样。

此时被攻陷的水稻已经成为污染源，单个病斑一个晚上就能产生两万个分生孢子，在阴雨连绵的天气里，随着空气开始肆虐传播，一片一片，挨村挨户，翻山越岭，所到之处，赤地千里。

2014年，华东四省一市爆发稻瘟病，仅江苏一省就有1000万亩水稻染病，有的品种病穗率达到75%，损失严重。

尹梓屹满怀期望地说：“如果能找到阻止细胞自噬核心蛋白MoAtg1发挥作用的路径，就有望狙击援军，这对防治稻瘟病有重大意义。”

中国青年报·中国青年网记者 李润文 通讯员 陈洁 来源：中国青年报