全球的农作物每年因为病虫害导致产量损失通常在10%-30%，大量的化学农药被用来控制病虫害的发生和蔓延，不仅污染环境，还严重影响人们的食品安全和身体健康。植物抗病过程中激发一系列不同层次的防卫反应，一般认为需要消耗大量的能量和代谢物质，往往会影响植物生长发育的能量和代谢物的分配，即植物发育与抗病间存在权衡交易（trade-offs）的问题，因此高抗的植物往往生长发育受到抑制，降低产量和品质，这就是抗病性需要付出的代价（defense cost）。如何解析这类抗病与发育之间交互作用，不仅是重要的科学问题，也是作物高产稳产（抗病）育种的关键瓶颈问题。中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究员长期关注这个重要的科学与育种问题，并取得了系列突破性成果。6月20日，国际著名杂志Current Biology邀请何祖华研究员和美国科学院院士、杜克大学教授何胜洋（Sheng Yang He）团队针对这个问题撰写观点综述“Growth-defense trade-offs in plants”。

　　植物的生产发育—抗病性的交互作用受植物免疫受体、激素等内部因子影响，也受到外部环境因素如湿度、温度和土壤微生物等影响（图1）。一般认为植物吸收和储存的能量是一定的，当启动防御反应时必然会从光合作用、初级代谢等生命活动中调取资源来合成防御的物质，这样生长发育所需的就会相应减少。但目前科学家对这些问题有了更深层次的理解：植物有时候也可以自主地暂停对于“敌人”有利部位的生长，利用“坚壁清野”的战术来限制病虫害的蔓延。理清楚了这些问题，就可以针对作物的抗性改良进行分子设计。何祖华与合作者提出了几种抗病高产的分子育种设想，包括信号重排、基因组编辑、抗病基因诱导表达和优异自然变异位点的挖掘与应用等，解除防卫反应对生长性状的偶联（图2）。这些观点将有助于未来作物的抗病性改良，并与高产性状相耦合，达到高产稳产和绿色生产的目标。

　　全文链接：doi.org/10.1016/j.cub.2022.04.070

图1 植物生长—防卫反应权衡交易的内外因素

图2 解除生长—防卫偶联的作物设计育种策略