我揭示广谱和持久抗稻瘟病机制,水稻癌症

经过15年持续努力,中国科学院上海植物生理生态研究所何祖华团队与育种家合作,在广谱和持久抗稻瘟病机制上取得重大突破,并已应用于国内水稻抗病分子育种,有望减少稻瘟病这一“水稻癌症”的危害。其研究成果2月2日在线发表于《科学》杂志。

科技日报上海2月6日电 6日,记者从中科院上海植物生理生态研究所获悉,该所何祖华团队在广谱和持久抗稻瘟病机制研究领域获重大突破,水稻“癌症”有望治愈。相关研究成果2月2日在线发表于国际顶级杂志《科学》上。

稻瘟病又称“稻热病”“火烧瘟”, 可引起大幅度减产,甚至颗粒无收。有植病专家估计,目前我国每年因稻瘟病发病直接损失稻谷300万吨。因危害大,从2008年起,我国水稻新品种审定即实行稻瘟病抗性的“一票否决”制。

稻瘟病,被誉为水稻的“癌症”,2012年被列为十大真菌病害之首。我国每年因稻瘟病发病直接损失稻谷高达30亿公斤。控制这个病害最经济有效的方法是发掘新的抗病资源并选育广谱抗病新品种。截至目前,已有25个抗稻瘟病基因被克隆和功能鉴定,但绝大部分适用范围窄,实践应用价值不大。另一方面,如果把这些抗病基因整合到一个品种,抗病性虽然极大提高,但往往影响产量和品质。

防治稻瘟病主要有两种方法,一是使用化学农药,因成本高、污染环境,不可持续;二是发掘新的抗病资源并选育广谱抗病新品种。据介绍,目前已有25个抗稻瘟病基因被克隆和功能鉴定,但绝大部分抗谱窄,容易丧失抗病性;将多种抗病基因整合到一个品种,不仅难度大周期长,还会导致作物产量和品质降低。

为解决这个世界性难题,何祖华团队与育种家合作,从2002年开始,广泛筛选抗瘟种质,从起源于我国农家品种的育种材料中,鉴定了一个适用性较广的抗瘟性新位点Pigm。随后又用了10年时间,系统解析了这个新位点的功能机制。研究发现,Pigm中有两个发挥功能的蛋白PigmR和PigmS,前一个抗病但降低产量,后一个不抗病但增加产量。这两个基因紧密连锁在染色体的一个小区段内,不能分开,为新的遗传方式调控,因此选育的品种可以达到广谱抗病与产量平衡,也使病原菌不能进化而破坏水稻抗病性。

为解决这一难题,何祖华团队与育种家合作,从2002年开始,广泛筛选抗瘟种质,从起源于我国农家品种的育种材料中鉴定了一个广谱抗瘟性新位点Pigm。随后他们又用了10年时间,系统解析了这个新位点的功能机制。研究发现,Pigm中有2个发挥功能的蛋白PigmR和PigmS。PigmR对所有检测的稻瘟病菌小种都具有广谱抗病性,但同时会使水稻种子变小,产量降低;PigmS会抑制PigmR的抗病功能,却可以提高水稻产量。PigmR和PigmS这对“蛋白兄弟”紧密连锁在染色体的一个小区段内,不能分开,因此选育的品种就既有广谱抗病性又不影响最终的产量。

据悉,Pigm自发现以来,已经被国内30多家种子公司和育种单位应用于水稻抗病分子育种,已经有新品种参加区试和品种审定。

据悉,自何祖华团队发掘出这个新基因位点Pigm以来,它已经被国内30多家种子公司和育种单位应用于水稻抗病分子育种,目前已有新品种通过区试和品种审定。

(原载于《人民日报》 2017-02-07 12版)

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