感病基因工作模式圖(資料圖片)。 西北農林科技大學植物免疫團隊供圖
7月14日,國際頂級期刊Cell(《細胞》)在線刊發西北農林科技大學植物免疫團隊歷經15年的研究成果: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得小麥不易遭受條銹菌侵染,由此開辟抗病小麥育種的新思路和新途徑。
小麥是全球種植廣泛的禾谷類作物之一,為全世界超過25億的人口提供主食。然而,氣傳性真菌病害小麥條銹病極易傳播流行,在全世界小麥種植區均有發生,堪稱小麥頭號重大生物災害。我國一直是小麥條銹病發病嚴重的區域之一,經防治后仍累計損失小麥產量達138億公斤。因此,小麥條銹病被農業農村部列為一類農作物病害。
小麥條銹病因條銹菌而發病傳播,條銹菌作為活體營養寄生的真菌必須依賴活體小麥才能生存。西農大植物免疫團隊聚焦小麥條銹菌活體營養寄生特性,挖掘出全世界首個被病菌毒性蛋白利用的小麥感病基因,揭示條銹菌操縱小麥感病基因幫助病菌侵染致病的分子機制,并利用基因編輯技術精準敲除感病基因,破壞毒性蛋白和感病基因的識別和互作,實現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,展現出高抗條銹病的特點,具有很好的應用潛力。
小麥感病基因的發現及機理研究兼具理論性突破和生產應用價值,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。其重大意義在于一是在植物與病原菌互作領域實現重大突破,標志著我國在該領域邁出了一大步,處于世界領先水平。二是打破目前小麥主要利用抗病基因育種的傳統思路,豐富抗病育種可利用的基因類型,開辟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周儉民研究員參與研究工作。該研究得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、國家外專局111項目、國家小麥產業技術體系和陜西省科技創新團隊等項目支持。(記者 仵永杰 通訊員 楊遠遠)
編輯: 陳戍
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