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    環球新消息丨【科技前沿】發現小麥中協助條銹菌感染“真兇”

    2022-07-15 05:47:34來源:光明網-《光明日報》


    【資料圖】

    【科技前沿】

    西北農林科技大學科研團隊

    發現小麥中協助條銹菌感染“真兇”

    光明日報西安7月14日電(記者張哲浩、李潔?通訊員楊遠遠)14日,國際頂級期刊《細胞》在線刊發西北農林科技大學植物免疫團隊18年的研究成果:該團隊發現了小麥中協助條銹菌感染的“真兇”——感病基因,并通過敲除感病基因,使小麥不易遭受條銹菌的侵染,開辟了抗病小麥育種的新思路和新途徑。

    小麥是世界種植最廣泛的禾谷類作物之一,為全球超過25億人口提供主食,是重要的糧食作物。然而,病蟲害常造成小麥產量重大損失,嚴重威脅著糧食安全。小麥條銹病是氣傳性的真菌病害,具有易傳播流行的特性,是影響小麥的頭號生物災害,在全世界小麥種植區均有發生。我國一直是發病較重的區域,新中國成立以來先后發生過8次大流行,防治后仍累計造成小麥產量損失138億公斤,所以條銹病被稱為小麥的“癌癥”。

    小麥條銹病因條銹菌而發病傳播。條銹菌是一種活體營養寄生真菌,須依賴活體小麥才能生存。植物免疫團隊聚焦小麥條銹菌活體營養寄生特性,挖掘出全球首個被病菌毒性蛋白利用的小麥感病基因TaPsIPK1——編碼胞質類受體蛋白激酶。感病基因負責調控小麥的基礎免疫,能夠被條銹菌分泌的毒性蛋白PsSpg1劫持,從細胞質膜釋放進入細胞核,在細胞核操縱轉錄因子TaCBF1,抑制抗性相關基因的轉錄,增強TaPsIPK1的轉錄水平,放大TaPsIPK1介導的感病效應,促進小麥感病。該成果系統揭示了PsSpg1-TaPsIPK1-TaCBF1d的磷酸化與轉錄調控級聯途徑介導的感病機制,并利用基因編輯技術精準敲除感病基因,破壞了毒性蛋白和感病基因的識別和互作,實現了小麥對條銹病的廣譜抗性。在大田試驗中,小麥編輯品系在保持作物主要性狀品質的前提下,展現出了高抗條銹病的特點,具有很大的應用潛力。

    該項成果的重要意義在于其是小麥感病基因鑒定與利用方面的原創性重大成果,是實現種源自主可控、提升種業原始自主創新能力的跨越性突破。小麥感病基因的發現是植物與病原菌互作領域的重大突破,標志著我國在該領域邁出了一大步,處于世界領先水平。同時,該研究打破了目前小麥主要利用抗病基因育種的傳統思路,豐富了抗病育種可利用的基因類型,開辟了小麥生物育種新途徑,為我國現代生物育種和病害綠色防控提供了科技支撐。

    西北農林科技大學博士后王寧、副研究員湯春蕾和博士生樊昕為論文共同第一作者,王曉杰教授、康振生院士為通訊作者。西北農林科技大學為第一作者單位,中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員周儉民參與研究工作。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家小麥產業技術體系和陜西省科技創新團隊等項目的支持。

    《光明日報》( 2022年07月15日?08版)

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