日前，四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室陈学伟团队在《Nature》上在线发表了题为“A pathogen lncRNA secreted into rice sequesters a host miRNA for virulence”的研究论文。该研究以稻瘟菌和水稻的生物互作为模式，发现病原菌分泌的长链非编码RNA（lncRNA）进入寄主细胞后，通过“劫持”寄主植物的微小RNA（miRNA）来调控致病性，这一病原菌与寄主之间非编码RNA介导的跨界“对话”新机制，为作物广谱抗病育种与病害绿色防控提供了新路径。
研究团队通过对稻瘟菌侵染时期的长链非编码RNA进行系统筛选，发现lnc117761会在稻瘟菌侵染阶段大量生成，并明确了lnc117761可作为病原菌的一种新型“效应子”，借助外泌囊泡系统从稻瘟菌跨界分泌进入水稻中。研究表明，在稻瘟菌中敲除lnc117761之后，突变菌株在水稻组织内侵染菌丝生长严重受阻，导致致病力大幅受损。
研究团队进一步深入揭示lnc117761破坏水稻免疫系统的分子机制。当lnc117761跨界进入水稻细胞后，能够基于序列互补配对精准寻找靶标，像磁铁一样，紧密吸附住水稻中名为miR5827的非编码微小RNA。研究证实，miR5827是水稻免疫的正向调节因子，通过抑制免疫负调控基因PKR1的表达，来帮助水稻抵抗病原菌入侵。然而，稻瘟菌的lnc117761在水稻细胞中，通过吸附miR5827，解除了miR5827对其靶基因PKR1表达的抑制作用，导致PKR1的表达量显著上升，从而削弱水稻免疫反应，最终使得稻瘟菌成功定殖水稻。
稻瘟菌lnc117761与水稻miR5827调控生物互作的机制模型
更为重要的是，这一机制具有普遍性和应用价值。通过序列分析发现，大量的微生物和植物中，lnc117761与miR5827的互补配对序列广泛存在，表明这种非编码RNA介导的跨界“对话”机制，可能是自然界不同生物互作中存在的一种古老机制。该研究发现“RNA-RNA”直接互作是一种新型的病原菌－寄主识别机制，突破了以往以蛋白质为核心的免疫学认知，是我国科研团队在植物病理学研究的又一重大突破。
基于上述理论发现，利用配对的RNA研发靶向病原菌的RNA生物农药来阻断病原lncRNA的致病活性，同时针对作物微小RNA的免疫增强剂来有效提升水稻、小麦等作物抵御病害的能力。研究成果为深入认识生物互作调控机制提供了新视角，为作物病害防控策略提供了新契机。
此前，生物研究领域的流行观点是：只有效应蛋白或微小的RNA具备跨界传递能力，而这项研究证明：更长、更复杂的长链非编码RNA也能做到这一点，这是一个动植物病害领域的概念性突破。更具价值的是，这种“RNA谍战式”的配对模式，在多种病原菌与作物之间普遍存在。这意味着，科学家可以设计出一类全新的广谱“生物武器”——靶向病原菌的RNA生物农药或针对作物微小RNA的免疫增强剂，分别通过破坏病原菌“致病武器”或补充作物自身的“免疫卫士”来提升农作物的抗病能力。与传统农药不同，这种制剂对人体健康和环境安全友好，是一类绿色安全的生物农药。
基于这一思路，研究团队已成功合成人工RNA制剂。实验证实，该制剂能显著提高水稻、小麦等我国主要粮食作物的抗病性，将真菌病害感染率降低30%-40%。目前，这一成果已申请专利，近年有望投入生产实践，切实守护我国粮食安全。与此同时，团队还计划选育天然高表达相关免疫基因的水稻品种，从种源上增强作物的抗病能力，为粮食安全生产提供更多品种支撑。
据了解，为还原这场“攻防战”，该项研究前后历时10年，凝聚了7位共同第一作者、多位导师、至少3届研究生的心血。研究中最艰难的环节，是验证“病原菌的RNA真的进入了水稻细胞”以及“它真的与水稻的免疫卫士结合”，此一项就耗时两年。团队先后至少使用6种不同方法，从不同角度进行验证，辗转联系借用尚未商业化的前沿试剂、联系刚发表的论文作者以获取帮助。“科研就像走无人区，可见的崎岖和风险很多，但坚持下去，才能看到新的风景。”陈学伟教授说。科研的目的和意义，从来就不仅是改写教科书。稻瘟菌的“黑客攻击”已破解，更广袤的田野上，一场绿色、智能的作物保卫战，才刚刚拉开序幕。
时光不负有心人，在5月30日召开的2026年全国科技工作者日主场活动暨第四届全国创新争先奖表彰大会上，四川农业大学陈学伟教授荣获“全国创新争先奖”。陈学伟教授面向国家粮食安全的重大战略需求，围绕作物病害防控中“抗病与广谱难协调、抗病与高产难平衡、高效与绿色难统一”三大核心难题，深耕农业基础研究领域，取得了系列原创性突破，是四川农业大学以科技创新引领新质生产力发展、以创新争先行动奋进中国式现代化伟大征程的典型代表。