福建云霄基地抗病毒种质资源。受访者供图

■本报记者 李晨

想象一下，植物体内有一座高度自动化的“抗病毒弹药库”。当病毒入侵，弹药库便被激活，持续生产精准打击病毒的“弹药”——小干扰RNA，这是植物最古老、最核心的防御系统。而病毒则进化出了“特工”——效应蛋白P3，潜入并“切断”这座弹药库的“通信链路”，使其瘫痪。

近日，福建农林大学教授吴建国团队联合美国加州大学河滨分校教授丁守伟、清华大学研究员闫利明在《细胞》发表研究，完整揭示了这场“攻防战”的全貌。

他们发现，维系这条“通信链路”的是一种传统上被认为主要调控植物分蘖、生长的激素——独脚金内酯。而“特工”P3则通过冒充“自己人”，精确阻断了独脚金内酯信号的传递。基于此，团队设计出让病毒“特工”无从下手的“智能锁”，成功培育出既能强效抗病毒又几乎不影响产量的新型水稻。

一场“全链条”科研攻关

在吴建国看来，从分子机制到田间材料的全链条创新是一个完整闭环，这也是这项成果获得了审稿人高度认可的关键。那么，“全链条”攻关是如何进行的？

论文共同通讯作者、福建农林大学副教授赵珊珊介绍，团队首先需要证实独脚金内酯通路是否真的参与抗病毒。研究发现，当独脚金内酯信号受阻时，水稻对多种病毒更加易感，表明独脚金内酯介导了一种广谱抗性。

更重要的发现是，在突变体中，抗病毒RNAi系统的核心“弹药”——病毒来源的小干扰RNA和负责持续生产弹药的“工厂”——RDR1和RDR6基因活性都显著下降。进一步研究证实，独脚金内酯控制的不是防御启动，而是防御信号的持续性放大。

病毒不会坐以待毙。研究的下一个关键是揭示病毒的反制策略。

闫利明介绍，他们利用冷冻电镜成功解析了病毒蛋白P3与水稻独脚金内酯受体D14的复合物结构。高分辨率图像下，病毒的“阴谋”一目了然：P3蛋白巧妙地“挤占”了植物内源信号分子D3的位置，竞争性地结合在D14蛋白的相同区域。这就如同病毒派出的“特工”，卡住了信号接收器的“锁孔”，从而阻断了整个独脚金内酯信号的向下传递。

“当看到这一结构时，我们最大的感受是惊喜，因为这与我们的分子生化实验完美契合、互相佐证。同时，也震撼于小小的病毒竟能进化出如此精准的分子反防御策略。”闫利明说。

“这项研究首次在分子机制层面清晰阐明了独脚金内酯信号通路对水稻抗病毒RNA干扰的正向调控作用，实现了该激素信号与动植物中最古老、最核心抗病毒防御机制的贯通。”中国科学院院士、清华大学教授谢道昕认为，这无疑是植物激素与免疫交叉领域的一项重大原创发现。

从“看得见”到“改得了”的跨越

既然病毒阻断独脚金内酯信号会导致植株既感病又矮化，那么独脚金内酯信号调控发育和免疫是不是同一回事？

团队通过遗传实验发现，在独脚金内酯缺陷突变体中单独过表达ONAC131，可以恢复抗病毒能力，却无法逆转矮化、多分蘖的发育表型。

中国科学院院士、中国农业科学院研究员钱前赞扬了这一点：“这项研究一个重要的科学贡献，在于揭示了独脚金内酯信号通路在调控植物发育与免疫过程中的‘分兵之道’。”这意味着，独脚金内酯信号通路可以通过不同的下游分支，分别、独立地调控发育和免疫。这为解决作物育种中长期存在的“抗病与高产相矛盾”的经典难题提供了全新的理论支点——或许可以只精准增强免疫分支，而不触动发育分支。

据此，团队设计出能够逃避病毒劫持的突变体，实现从“看得见”到“改得了”的跨越。“更重要的是形成了从基础发现到实际育种应用的闭环。”丁守伟说，通过单碱基编辑将这一优良突变精准导入水稻，实现抗病不减产，提供了一条无需引入外源基因的抗病毒育种新路径。

田间试验表明，改良后的水稻对病毒表现出显著增强的抗性，同时其株高、分蘖数、产量等关键农艺性状与原始品种没有显著差异，真正实现了“抗病不减产”的目标。

“抗病育种长期存在‘抗性与产量常常难以兼顾’的关键难题，该研究提供了具有实践意义的解决路径。”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评价，该工作为理解植物与病毒“道高一尺，魔高一丈”的攻防博弈提供了经典范例，并为设计抗病高产作物新品种奠定了坚实理论与技术基础。

跨学科、跨地域的合作

“这项研究本质上是一个跨尺度、跨学科的问题，既涉及田间表型与遗传学，也涉及分子机制、生物化学和结构生物学。”吴建国认为，跨学科、跨地域的合作模式是攻克此类复杂问题的关键。

福建农林大学团队提供水稻遗传材料与田间研究基础，加州大学河滨分校团队深耕抗病毒RNAi机制，清华大学团队擅长高精度结构生物学解析。三方优势互补，形成了“田间现象-分子机制-原子结构-育种应用”的完整研究闭环，避免了单一团队的“路径依赖”，极大提升了研究效率与深度。

回顾从田间现象到登上顶级期刊并服务粮食安全的全程，丁守伟最深的体会是，“科学研究其实是一个朴实而长期的过程。本质上，我们只是对一个重要问题持续‘刨根问底’，尽最大努力把它做到极致。”他认为，无论最终发表在什么期刊，只要真正回答了关键科学问题，就是有价值、有意义的工作。

这项研究的意义远超一篇论文。它不仅揭示了植物与病毒间一场精彩而精密的分子层面“军备竞赛”，更树立了一个“解码机制-锁定靶点-精准编辑”的现代分子育种新范式。

“这种研究思路并不是针对某一种病毒或某一个基因的特例，而是一种通用的分子育种策略。”闫利明说，只要能够解析宿主防御通路中被病原利用或劫持的关键节点，就可能通过精准编辑让宿主“避开”病原干扰，从而获得稳定抗性，甚至不影响正常生长发育。

吴建国告诉《中国科学报》，下一步，他们将拓展到更多作物和病原体系，系统解析不同病原的反制策略，筛选可编辑的关键受体或调控节点，并评估对多种病害的抗性效果，同时关注其与产量、品质等农艺性状之间的平衡，推动从基础机制到实际育种应用的转化。

“农业研究看似朴素，却直接关系粮食安全和人类生存，是最具现实意义也最能产生深远影响的科学方向之一。”吴建国说。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.01.013