?“治愈”小麥條銹病實(shí)現(xiàn)重大突破 開辟抗病小麥育種新思路新途徑
2022-07-18 16:50:19
感病基因工作模式圖（資料圖片）。 西北農(nóng)林科技大學(xué)植物免疫團(tuán)隊(duì)供圖
7月14日，國際頂級期刊Cell（《細(xì)胞》）在線刊發(fā)西北農(nóng)林科技大學(xué)植物免疫團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)15年的研究成果：發(fā)現(xiàn)了小麥中協(xié)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?zhǔn)侨蚍N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(qū)均有發(fā)生，堪稱小麥頭號重大生物災(zāi)害。我國一直是小麥條銹病發(fā)病嚴(yán)重的區(qū)域之一，經(jīng)防治后仍累計(jì)損失小麥產(chǎn)量達(dá)138億公斤。因此，小麥條銹病被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為一類農(nóng)作物病害。
小麥條銹病因條銹菌而發(fā)病傳播，條銹菌作為活體營養(yǎng)寄生的真菌必須依賴活體小麥才能生存。西農(nóng)大植物免疫團(tuán)隊(duì)聚焦小麥條銹菌活體營養(yǎng)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(jī)制，并利用基因編輯技術(shù)精準(zhǔn)敲除感病基因，破壞毒性蛋白和感病基因的識別和互作，實(shí)現(xiàn)小麥對條銹病的廣譜抗性。在大田試驗(yàn)中，小麥編輯品系在保持作物主要性狀品質(zhì)的前提下，展現(xiàn)出高抗條銹病的特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用潛力。
小麥感病基因的發(fā)現(xiàn)及機(jī)理研究兼具理論性突破和生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值，是實(shí)現(xiàn)種源自主可控，提升種業(yè)原始自主創(chuàng)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(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域邁出了一大步，處于世界領(lǐng)先水平。二是打破目前小麥主要利用抗病基因育種的傳統(tǒng)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(xiàn)代生物育種和病害綠色防控提供科技支撐。
西北農(nóng)林科技大學(xué)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(nóng)林科技大學(xué)為第一作者單位，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所周儉民研究員參與研究工作。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、國家外專局111項(xiàng)目、國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目支持。
（記者 仵永杰 通訊員 楊遠(yuǎn)遠(yuǎn)）
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