记者1日从南京农业大学获悉，该校农学院杨东雷教授实验室利用高产基因IPA1提高了水稻对白叶枯病的抗性，培育出既高产又具高抗病性的水稻新品系。研究成果日前刊登在国际知名学术期刊《自然·植物》上。
农作物的抗病过程是一个耗能过程，因此高抗的作物往往产量不高；而高产的品种也常常面临感病问题。“抗病与高产常常是一对矛盾，恰似鱼与熊掌不可兼得，同时达到高产高抗一直是作物育种的一大挑战。在高产基因中寻找抗病基因资源是一个新颖的思路。”杨东雷介绍，为解决这个问题，科研团队一直尝试在高产基因中寻找抗病基因。
2010年，中国科学院院士李家洋在国际上首先发现水稻理想株型基因IPA1，作为水稻miRNA156的靶基因，IPA1能够参与调控水稻多个生长发育过程，适度上调IPA1的基因表达可以减少水稻的无效分蘖，增加穗的分支，增强秸秆强度，从而提高单位面积的产量。
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在此项研究中，杨东雷教授团队发现，当白叶枯病菌侵染作物时，miR156与IPA1等靶基因的表达水平会发生改变。因此，团队通过下调miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7，大幅增强了水稻对白叶枯病的抗性。但这些水稻仍然会出现分蘖减少、穗子变小、育性降低等现象，并最终造成水稻产量大幅下降。
为了获得高抗与高产兼具的水稻品种，研究人员给水稻安装了一种“报警器”，一旦有白叶枯病菌入侵，IPA1就会增加表达，经过测试，研究团队将最终培育出的水稻命名为HIP。
后续研究显示，当没有病原菌侵染时，HIP水稻植株的IPA1表达量会微量上调，表现出少蘖、大穗、茎粗等性状，产量得到了提高；当白叶枯病菌侵染时，IPA1就会大量表达，为植株补充“抗体”，增强植株的抗病性。
“更重要的是，我们发现，在白叶枯病侵染时，HIP水稻仍然能够保持高产。”杨东雷说，该研究发现了miRNA156与IPA1这一对控制水稻生长与抗病的因子，阐明了IPA1抗病的分子机制，研究团队也据此培育出高抗高产的水稻新品系。
