水稻（Oryza sativa L.）作为世界主要粮食作物之一，支撑着全球超过一半人口的食物需求。然而，由稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）引发的稻瘟病是对水稻生产极具威胁的真菌性疾病，常被比喻为水稻的“癌症”。科学研究普遍认为，对于植物中的某个基因而言，其过量表达与敲除通常会产生相对立的生物学效应。不过，在同一植物代谢路径中，不同的代谢产物可能展现出类似的作用。已有的证据显示，通过加强从甲硫氨酸到乙烯的生物合成路径，能够协同调节植物的PTI（模式触发免疫）和ETI（效应子触发免疫）反应，进而提升水稻对抗多种病害的能力。然而，其他依赖于甲硫氨酸的代谢路径是否也能影响水稻的病害抵抗能力，仍需进一步探索。
近日，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/李伟滔团队在JIPB发表了题为“Two-facedOsNAS3 influences disease resistancevia nicotianamine and ethylene”的论文。该研究发现，过量表达和敲除编码Nicotianamine（NA）合成酶的基因OsNAS3，均能提高水稻对稻瘟病的抗性。
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具体来说，当OsNAS3在水稻中过量表达时，它促进了NA合成路径的活跃，增加了铁、锰、铜、锌等重要金属元素的浓度，并激发了相应的免疫响应，这有助于提升水稻的抗病性能。另一方面，如果OsNAS3被敲除，则会使得从甲硫氨酸向乙烯转化的过程变得更加高效，同样达到了增强水稻抗病性的效果（图1）。这项研究不仅解析了OsNAS3在水稻抗病过程中的双重作用机制，而且深化了我们对通过甲硫氨酸代谢路径提升植物抗病性的理解。此外，这也暗示了植物体内可能存在着更多具有“两面性”的基因，这些基因在植物代谢网络中扮演着复杂而多样的角色。
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的博士研究生何开伟、徐利婷、已毕业硕士研究生贺琴为论文的共同第一作者，陈学伟教授和李伟滔教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川省自然科学基金等项目的资助。
