研究团队在实验室工作。

■本报记者 杨晨

稻瘟病被称为水稻的“癌症”，由稻瘟菌引发，可导致全球水稻每年减产10%至30%，威胁数亿人的粮食安全。在中国，2013年至2025年间，稻瘟病年均发病面积高达7200万亩。

四川农业大学教授陈学伟带领团队耗时10年，揭示了一场发生在分子层面的“暗战”——稻瘟菌会派遣一种新型“RNA武器”，精准劫持水稻免疫系统。这一关键机制颠覆了学界经典认知，为开发绿色、安全的RNA生物农药开辟了全新路径。

近日，相关研究成果在线发表于《自然》。

揭示全新“入侵”路径

过去，生物学界主流观点认为，稻瘟菌等病原菌主要依靠分泌效应蛋白或微小RNA，跨越物种屏障，潜入水稻细胞破坏免疫防线，从而为自身生存繁殖创造条件。

陈学伟团队发现了一条截然不同、更为隐蔽的进攻路线，进攻的主角是一种名为“lnc117761”的长链非编码RNA。

团队详细还原了这条全新入侵路径。团队成员、四川农业大学教授贺闽对《中国科学报》解释说，当稻瘟菌侵袭水稻时，会“派遣”lnc117761进入细胞，但它们不直接发动攻击，而是去寻找水稻体内一种名为miR5827的微小RNA。

这个微小RNA相当于水稻体内的“免疫卫士”，作用是盯住并压制水稻的“免疫刹车”基因PKR1，防止其过度活跃，从而维持水稻的抗病能力。

稻瘟菌的lnc117761进入水稻细胞后，会通过碱基互补配对原则，与miR5827发生特异性结合。这一操作相当于绑架了“免疫卫士”，使其无法继续压制PKR1。于是，免疫刹车被释放，水稻的免疫防线崩溃，稻瘟菌得以大肆入侵。

“此次研究最大的突破是概念性创新。”陈学伟总结说，团队首次证明，长达1500多个核苷酸的长链非编码RNA分子，同样可以从病原菌进入寄主细胞，并行使精准调控功能。

“以前我们认为能够跨界调控寄主免疫的分子主要是效应蛋白，以及长度仅20余个核苷酸的非编码微小RNA，如今的研究又拓展了‘跨界效应分子’的范畴。”陈学伟补充说。

寻找铁证

非编码微小RNA能够进行跨界调控，早在2013年就被美国科学家发现。而陈学伟的疑问是，“RNA种类繁多，除了微小RNA，其他类型的非编码RNA是否也具有同样的跨界能力？”

这一疑问开启了该团队长达10年的探索。

当锁定lnc117761这个“嫌疑犯”后，团队必须去证明这个肉眼看不见的RNA分子是否真能从一个物种体内“跑”到另一个物种细胞里，并且还发生了相互作用。

仅这一验证环节，团队就耗费了整整两年时间。

他们采取了一种经典且直观的“荧光追踪”方法。“我们辗转联系到一所外地高校，借用了一种当时尚未商业化的荧光标记试剂。”贺闽介绍，团队将稻瘟菌的长链非编码RNA标记上荧光，然后将其置于显微镜下，观察这些发光分子从菌丝中产生、逸出，并最终进入水稻细胞的全过程。

不仅如此，他们又使用一种带有绿色荧光蛋白标记的稻瘟菌去侵染水稻叶片。通过荧光显微镜，可以清晰地看到菌丝已经侵入水稻组织的哪个部位。

随后，团队将菌丝尚未到达的水稻组织小心翼翼地切割下来，提取其中的所有RNA。“我们采用类似‘核酸检测’的高灵敏度反转录PCR技术，在那些理论上还没有被菌丝接触到的水稻细胞中，检测到了来自稻瘟菌的长链非编码RNA。”贺闽表示，这无疑证明lnc117761确实已经独自“跨界”转移了。

同时，团队还使用了原位杂交等多种微观显影技术，直接观察这一RNA在水稻细胞内的定位与结合。

“为观察到‘病原菌RNA进入水稻—找到‘免疫卫士’—结合并使其失活”的过程，我们前后尝试了多种研究方法。”陈学伟表示，最终有6种方法实验成功，从不同角度相互佐证，构成了完整的证据链。

从实验室到田野

团队不仅分析了“水稻-稻瘟菌”体系，还检测了小麦与赤霉菌等其他作物与病原菌组合。

通过序列比对，他们发现，类似的互补配对序列在多个物种中大量存在。“这种长链非编码RNA跨界调控机制很可能具有普适性，不仅适用于水稻，也适用于其他植物。”陈学伟说。

理论研究最终目的是要走向田间地头。基于上述思路，团队已成功合成人工RNA制剂。实验表明，该制剂能够显著提高水稻和小麦等主要粮食作物的抗病性，将真菌病害的感染率降低30%至40%。

“未来具体应用方向包括开发靶向病原菌的RNA生物农药，以及补充作物自身免疫卫士的免疫增强剂。”陈学伟透露，目前相关技术已申请专利。

不过，从实验室到市场还有诸多问题需要解决。“最核心的是安全性保障。”陈学伟表示，设计农药有效成分的RNA序列时，必须确保其具有高度特异性，只针对目标病原菌，避免对非靶标生物，如人、有益昆虫和其他动植物产生脱靶效应。合成出RNA有效成分后，还要进行严格的非靶标生物测试和环境安全评价。

此外，产业化还需要与第三方公司合作，借助企业在农药审批、生产工艺和田间测试等方面的经验。

“这条路还很漫长。”陈学伟表示，传统化学农药或水稻品种从研发到推广通常需要6至10年，就算专门投入研究力量并与企业紧密合作，也需要两三年时间实现市场化。

“我们一直走在‘无人区’，不可预见的风险本来就很多，这是科研常态。”陈学伟表示，“坚持下去，才能看到新风景。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10572-x