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水稻廣譜抗稻瘟病研究獲進展

文章來源:分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所   發布時間:2019-04-11  【字號:     】  

  4月9日,國際學術期刊Molecular Cell 在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所何祖華研究組完成的關于水稻廣譜抗病的最新研究成果“RRM Transcription Factors Interact with NLRs and Regulate Broad-Spectrum Blast Resistance in Rice”。這是該研究組繼2017年3月在國際雜志Science上發表持久廣譜抗稻瘟病基因Pigm、揭示水稻廣譜抗病與產量平衡的表觀調控新機制后,在Pigm廣譜抗瘟機制上取得的又一進展。

  水稻病害嚴重影響水稻產量與品質,其中最讓農民頭疼的病是真菌引起的稻瘟病,又稱“稻熱病”、“火燒瘟”等,被列為作物十大真菌病害之首,能像瘟疫一樣到處傳播,是一個世界性的病害,可引起大幅度減產,嚴重時減產40%~50%,甚至顆粒無收。自2000年以來,我國稻瘟病平均年發病面積在8000萬畝以上,因此我國水稻新品種審定從2008年開始實行稻瘟病抗性的“一票否決”制。這種真菌的變種還可以侵染小麥,引起麥瘟病,目前麥瘟病在孟加拉國迅速擴展,對我國小麥生產也可能構成嚴重威脅。在農業生產上一般通過噴施殺菌劑農藥和種植抗性品種來控制稻瘟病,但農藥防治既造成環境污染也危害人類身體健康,防治稻瘟病最經濟、有效和安全的措施是培育抗病品種。由于稻瘟病菌的多變,抗病品種的抗病性不能持久,導致辛勤的抗病育種工作效果不佳。所以一直以來育種家和植物病理學家面臨的難題是:如何能挖掘到高抗、廣譜和持久的抗病基因,培育廣譜持久的抗病品種,解決當前水稻生產中稻瘟病抗性的瓶頸問題。

  為解決這個長期困擾植物病理和育種界的瓶頸問題,何祖華研究團隊與育種家合作,從2002開始,廣泛篩選抗瘟種質,從起源于我國農家品種的育種材料中鑒定了一個廣譜持久抗瘟性新位點Pigm。他們發現,Pigm是一個包含多個抗病基因的基因簇,編碼2個功能相反的免疫受體蛋白,兩者受到表觀遺傳的調控,既保證了水稻對稻瘟病菌的廣譜抗性,又克服了高抗與高產之間的矛盾。該研究成果已經于2017年3月3日發表于Science。該研究成果已經被國內多家種子公司和育種單位應用于水稻抗病分子育種,利用該基因育成的抗病新品種陸續通過審定并大面積推廣,是一個理論研究密切結合農業生產需求的主要成果。

  何祖華研究組在發掘與解析Pigm調控抗病性與產量平衡機制的基礎上,繼續破解為什么Pigm能控制廣譜抗病的科學問題。他們最近的研究發現植物中存在一類新的轉錄因子家族,被他們命名為RRM,這類RRM因子可以與抗病受體PigmR等互作,進入細胞核激活下游的防衛基因,從而使水稻產生廣譜抗病性。有意思的是,該研究也發現,如果讓RRM蛋白強制性進入細胞核,即使水稻沒有廣譜抗病基因,也可以產生廣譜抗病性,這樣利用RRM基因就有可能改良不同作物的抗病性。這項研究是我國水稻抗瘟性研究的最新成果,審稿專家認為它填補了抗病受體如何直接激活下游防御反應的研究空白,是該領域一個重要的、高質量的研究進展,也為作物抗病性改良提供新的理論依據和技術支持。

  該工作主要由博士研究生翟科然、研究員鄧一文等在何祖華指導下完成。受科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院先導B項目等資助。

  論文鏈接

 

水稻廣譜抗稻瘟病研究獲進展




(責任編輯:葉瑞優)

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