小编国家基础因能力抗击大麦,怎么样对阵

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稻瘟病被称为水稻“癌症”,是影响我国水稻减产的主要病害。中国科学院上海植物生理生态研究所何祖华团队通过发掘新基因位点并解析其功能机制,有效选育广谱抗病新品种,为控制稻瘟病提供了经济有效的方法。该研究成果近日由国际知名期刊《科学》在线发表。

带Pigm的水稻结穗饱满的同时,不带该基因的水稻却因感染稻瘟病而叶黄穗瘪。

水稻是最重要的粮食作物之一,多年来科学家一直试图解决水稻高产和抗病的问题。除了使用农药外,抗击稻瘟病公认的有效办法是种植抗病品种。不过,目前被鉴定的抗稻瘟病基因,绝大多数抗谱窄,单个应用价值不大,但是如果把这些抗病基因整合到一个品种以提高抗病性,又往往会降低水稻的产量和品质。

有“水稻癌症”之称的稻瘟病,动辄就会造成农民减产、绝收。而它又像流感病毒那样,几乎年年都会有新变种出现,抗病品种往往推广两三年就会失效。2月6日,中科院上海植物生理生态研究所宣布,该所何祖华研究员课题组耗时十几年,不仅找到能持久抗稻瘟病的“基因克星”,而且还弄清了它是如何聪明地与“善变”的稻瘟病菌“周旋”的。2月2日,国际著名学术期刊《科学》在线发表了这一成果。

瓶颈如何突破?何祖华团队与育种家合作,广泛筛选抗瘟种质,经过大规模遗传分析,克隆广谱抗稻瘟病基因Pigm,并系统解析了它的功能机制。

稻瘟病又称“火烧瘟”,一旦蔓延开,就如星火燎原,甚至可让农民颗粒无收。2014年,安徽种植的万亩水稻就曾因发生稻瘟病,导致大面积减产,甚至绝收。何祖华介绍,它在世界各稻区均有发生,是影响我国水稻产量的主要病害。“更难对付的是,它特别‘善变’,基因不断变异,现在亚种有100多种。”他说,植物科学家一直想从水稻基因里,寻找稻瘟病的长期克星,但一直未能如愿。

何祖华介绍,Pigm具有持久抗病性,其位点上有2个基因起作用:一个抗病但降低产量,一个不抗病但增加产量。这2个基因在一起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。

2002年,何祖华课题组与育种家合作,筛选广谱抗瘟基因资源。他们注意到,一个抗病品种的抗性很强,而且其后代在湖北恩施长期种植,似乎一直不受稻瘟病的影响。于是,他与育种家合作,尝试从中筛选抗瘟基因。

该研究不仅在理论上扩展了植物免疫与抗病性机制的认识,也为作物抗病育种提供了有效的新工具。自发掘以来,Pigm被广泛应用于我国水稻抗病育种,已经有新品种参加区试和品种审定。

看似简单的一句话,整整耗费了科学家4年时间:基因测序、拼装可能有关的基因序列、找到相关基因、克隆……论文第一作者、上海植生生态所邓一文博士说,水稻中抗稻瘟病的基因虽多,但要找到最关键的那个,并不容易,得一个个做实验测试过来。2006年,他们终于鉴定出了一个几乎能对抗稻瘟病所有变异病菌的位点Pigm。

接下来,他们又花费了10年功夫,才弄清了其中的奥秘。何祖华说,生命进化的智慧实在令人赞叹:Pigm中有2个发挥功能的蛋白PigmS和PigmR——它们一个能抗病,却会使水稻种子变小,造成减产;另一个能增产,却会稍稍抑制抗病性。它们“联手”的结果是,稻瘟病只能部分侵染水稻的叶片等组织。“这样一来,病原菌由于尚有生存空间,就不会‘狗急跳墙’,拼命变异以求对抗这个抗病基因。”他说,这反而使Pigm具有了持久的抗病性,同时高产性状也得以保证。

这个奥秘的揭开,令育种家恍然大悟:过去,他们也曾用谷梅4号培育抗病品种,有的可以长期抗病,有的却不行,一直不得要领。如今,“基因克星”秘密的解开,使育种家有了明确的目标——一定要将Pigm位点带进新品种,才会得到既抗病又稳产的水稻新品种。这两个基因紧密连锁在染色体的一个小区段内,不能分开,因此选育的品种既有广谱抗病性,又不影响最终的产量。

由于国家农业部规定,高产品种一定要有抗病性保驾护航。这个新基因位点Pigm自发掘以来,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,目前已有新品种参加区试和品种审定。

皇家赌场网址,美国堪萨斯州立大学植物病理学家巴巴拉·凡冷特教授说:“找到Pigm,在全球的水稻栽培区,特别是稻瘟病重灾区具有广阔的应用前景,对于减少水稻损失,减少农药使用,具有不可磨灭的贡献。”

由于新发现采用了表观遗传调控抗病基因的表达,在科学上也有创新意义,因此也颇受基础研究者的关注。何祖华说,这个基因与野生稻种不同,可能来源于广西、云南或四川万年前的驯化稻种,“我们还要从中探寻更多奥秘,为未来防御稻瘟病做技术储备。万一5-10年后,Pigm失效了怎么办?有没有互补基因?14年的探索,还有很长的路要走。”

(原载于《文汇报》 2017-02-07 07版)

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