作物抗病过程是一个耗能的过程，高抗的作物往往在产量相关性状上表现不好；而高产的品种也常常面临感病的问题，在粮食稳产上有很大的隐患。作物的高抗与高产恰似鱼与熊掌，很难兼得，是困扰育种家的一大难题。只有将抗病与高产这一对矛盾平衡好，才能培育出高产高抗的作物新品种，作物才能高产又稳产，有效保障国家的粮食安全。

为了获得高产高抗的水稻新品种，一般的策略是在抗病基因库中寻找生长代价较小的抗病基因，然后导入到产量性状较好的品种中去。由于这些抗病基因大都具有小种特异性，只针对一种或有限几种病原菌，所以需要集腋成裘－聚合多个抗病基因，这些抗病基因对于产量的影响累积起来就明显降低了作物产量，造成利用这种策略培育出高产高抗新品种的成功例子较少。南京农业大学“作物遗传与种质创新国家重点实验室”的杨东雷教授瞄准这一种业难题，从中国屯垦戍边这一延续至今的政策中受到启发，独辟蹊径，首次尝试在高产基因资源库中寻找具有抗病功能的基因，通过诱导型地表达抗病基因使水稻达到了既高产又高抗的育种目标。

中国科学院院士李家洋在2010年，首先发现水稻理想株型基因IPA1（Ideal Plant Architecture1, IPA1/OsSPL14），适度上调IPA1后可以减少水稻的无效分蘖，增加穗的分支，增强秸秆的强度，最终增加单位面积的产量。因此，含有ipa1-1D与ipa1-2D两个功能获得性等位基因的水稻品种得到了大面积推广种植。

杨东雷团队在筛选高产基因资源库中发现IPA1的表达在白叶枯病原菌侵染时发生改变，暗示他们可能参与抗病过程。他们进而检测了含有ipa1-1D与ipa1-2D的高产水稻品种，但遗憾地发现这些品种在抗病上表现一般，验证了鱼与熊掌不可兼得。他们超表达了IPA1，发现这些水稻对白叶枯病具有广谱的高抗能力，但这些水稻材料分蘖极度减少、穗子缩短、育性降低，最终造成水稻产量大幅下降，再次验证了鱼与熊掌不可兼得。

为了获得高抗与高产的水稻，杨东雷团队利用白叶枯病菌TALE类效应因子诱导表达的OsHEN1的启动子表达IPA1， 获得了他们命名的HIP水稻。在没有病原菌侵染时，类似ipa1-1D与ipa1-2D，HIP水稻微量上调IPA1的表达量，所以表现出少蘖、大穗、茎粗等表型，最终提高了产量。当有白叶枯病侵染时， IPA1被强烈诱导表达，极大增强了抗病性。更重要的是在白叶枯病侵染时，HIP水稻也表现为高产。HIP水稻就像屯垦戍边的农民，和平时期种田耕地、交税纳粮、发展经济，战乱时期，放下锄头就拿起刀枪、浴血奋战、保家卫国，当战乱平息，战士又变回农民，实现了鱼与熊掌的兼得。

相关工作，3月18日在线发表在国际顶级期刊《自然－植物》上（https://www.nature.com/articles/s41477-019-0383-2）。

责任编辑：孙楚一