农业病理研究室

  近日，由西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室联合我院建设的小麦表型组研究及高通量数据的智能化采集平台（西宁）正式投入运行，该平台依托作物抗逆与高效生产全国重点实验室原始创新能力提升专项，由西北农林科技大学康振生院士担任首席专家、王晓杰教授负责，我院植保所承担实施建设和后期运行管理。
  针对传统小麦田间表型监测存在的效率低、维度单一、时序性不足、人为误差大等突出问题，难以支撑大规模种质筛选、抗逆机理解析与智慧育种研究的技术瓶颈。平台聚焦旱区小麦全生育期生长监测需求，整合智能传感、三维监测、低空遥感与人工智能解析技术，搭建立体化、自动化、标准化的大田表型数据获取体系。平台汇聚了中国工程院院士、国家杰青等全国产业相关学科和领域的优秀专家和技术骨干，后期将围绕小麦抗逆与高产优质遗传基础、逆境应答与调控机制、绿色高效生产关键技术等方向深入开展研究。
  该平台通过空地一体多维度监测集成创新，突破小麦表型数据采集技术短板，构建适配旱区小麦科研的高通量智能化表型组技术体系，可为抗逆基因挖掘、优异种质创制、高效栽培技术优化提供海量精准数据支撑，有效提升作物抗逆与高效生产领域原始创新能力。
  平台的正式运行，对推动青海省小麦产业高质量可持续发展具有重要现实意义，也将助力我院智慧农业建设迈上新台阶。    

  5月27日，应青海大学农林科学院、青海大学农林科学院学术委员会青年专业委员会、青海省农业有害生物综合治理重点实验室邀请，国家杰青、国家小麦产业技术体系岗位科学家、西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室主任王晓杰教授和国家高层次青年人才、江苏省“333”高层次培养人才张海峰教授分别作了题为“小麦条锈病灾变机制与绿色防控”和“一箭双雕—稻曲病劫持水稻脂质信号操控小花发育和免疫的机制”学术报告。报告会由农林科学院院长钟启文研究员主持，园艺研究所、生物技术研究所、春油菜研究所、植物保护研究所等百余名师生参加了报告会。

  小麦是我国主要粮食作物之一，生产上常受条锈病等威胁，小麦条锈病是影响粮食安全的重大生物灾害。王晓杰教授围绕小麦与条锈菌互作、广谱抗病种质创制、小麦条锈病灾变机制与绿色防控展开研究，重点介绍了条锈菌效应蛋白Pst_A23、Pst_12806、R22等与寄主小麦互作蛋白的作用机制。TaWRKY19通过转录调控TaNOX10表达抑制小麦活性氧的产生，从而导致小麦对条锈病感病的新机制。鉴定了首个小麦条锈病感病基因TaPsIPK1，其编码的胞质类受体蛋白激酶负调控小麦的基础免疫，能够被条锈菌分泌的毒性蛋白劫持，抑制抗性相关基因的转录，增强感病基因的转录水平，深入解析了感病基因的作用机制，为开发病害防控策略提供重要科学依据。提出了在全球气候变化和种植结构调整的背景下，小麦条锈菌青海越夏区已成为全国最大的越夏“菌源库”，强调要控制并治理好青海小麦条锈病菌源区对保障东部我国小麦主产区的安全生产和粮食安全具有重要意义。王晓杰教授与师生进行热烈讨论，详细解答了师生提出的问题，并就青海菌源区的治理进行了深入交流和精准把脉。

  稻曲病是水稻生产上的重大真菌病害，每年给我国造成巨大的粮食损失，严重威胁粮食安全和食品安全。报告中，张海峰教授围绕稻曲病致水稻秕谷率升高的病理现象，从效应蛋白的鉴定筛选、靶标解析到致病模型构建，层层递进地揭示了稻曲病菌操控宿主的精妙策略。该研究首次将脂质信号置于植物免疫与生殖发育交叉调控的中心位置，突破了传统研究将病原菌致病策略简单归结为“免疫抑制”的认知局限，揭示出一种被长期忽视的花器官特异侵染机制——病原菌并非简单压制寄主防御，而是通过劫持宿主生殖发育过程，在“发育—免疫”的关键交汇节点实现系统性操控。在应用层面，UvSxp1-LTPL113互作界面的解析为靶向型新农药的分子设计以及抗稻曲病水稻材料的精准创制提供了明确的分子靶点和新思路。张海峰教授从目标效应蛋白操纵水稻受精和免疫的双重机制等具体研究内容分享了宝贵经验，现场交流气氛热烈。

  报告会结束后，王晓杰教授和张海峰教授在农林科学院院长钟启文研究员和我院植保所所长、青海省农业有害生物综合治理重点实验室主任姚强研究员的陪同下，赴我院省重点实验室及试验基地进行了观摩指导，并就共建“小麦表型组研究及高通量数据的智能化采集平台（西宁）”、公共科研平台管理、智慧农业发展趋势及试验平台建设进行了交流探讨。

  植物抗病机制的解析是保障作物产量与品质的关键。青稞鞘腐病作为新发病害相关研究报道较少。探索青稞核心防御代谢和关键抗病因子，不仅有助于揭示植物—病原互作规律，也为抗病育种和绿色防控提供理论依据。

  近日，植保所农业病理研究室联合南京农业大学、西北农林科技大学在《Journal of Integrative Plant Biology》（中科院一区，植物科学领域Top 2%期刊，IF5y=10.8）上发表了题为《Coniferyl Aldehyde from the Phenylpropanoid Pathway Targets Pyruvate Kinase in Dactylobotrys graminicola to Confer Sheath Rot Resistance in Hulless Barley》的研究论文，该研究揭示了青稞通过激活苯丙烷生物合成途径积累并分泌松柏醛（Coniferyl aldehyde），进而靶向抑制青稞鞘腐病菌（Dactylobotrys graminicola）丙酮酸激酶（Pyruvate kinase）的活性、削弱其生长与致病性的分子机制，为青稞抗病育种和植物源绿色杀菌剂创制提供了新思路。

  青稞鞘腐病是近年来威胁青藏高原青稞生产的重要新发病害，不仅影响产量和品质，还存在真菌毒素污染风险。针对这一问题，研究团队系统开展抗病机制研究，发现抗病青稞品种在鞘腐病菌侵染后，可显著激活苯丙烷生物合成通路，积累并分泌关键代谢物松柏醛。生物活性研究发现，松柏醛能够显著抑制青稞鞘腐病菌菌丝生长、孢子萌发和毒素积累，并具有良好的作物安全性。分子靶标互作证明，松柏醛可直接靶向病原菌丙酮酸激酶，抑制其能量代谢过程，从而削弱鞘腐病菌生长和致病能力，提升青稞抗病性。揭示了抗病青稞通过增强松柏醛的合成与分泌，形成“直接抑菌&提升自抗”的双重防御机制。

  该研究首次揭示了青稞通过苯丙烷代谢产物—松柏醛精准靶向病原关键酶、实现抗病防御的分子机制，为青稞抗病育种和植物源绿色农药创制提供了新的理论依据。

  该论文第一作者为我院在读博士研究生郑昊文和陈李一凡助理研究员，姚强研究员、张海峰教授和康振生院士为共同通讯作者。研究得到青海省杰出青年基金（2023-ZJ-944J）和“昆仑英才·高端创新创业人才”计划资助。