原標題:我科學家克隆并解析廣譜高抗根腫病基因
(資料圖片)
【科技前沿】
本報北京6月10電(記者齊芳)利用抗病基因改造農(nóng)作物抗病性是防治病害最為綠色經(jīng)濟高效的方式。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所陳宇航和周儉民合作團隊,對十字花科作物最大的病害——根腫病,進行了深入研究,克隆出廣譜抗根腫病基因,闡明了其作用機制,并以我國西漢著名將領(lǐng)衛(wèi)青(WeiTsing)的名字為該基因命名。
相關(guān)研究成果發(fā)表在北京時間2023年6月8日出版的國際學術(shù)期刊《細胞》上。有評論認為,這項研究不僅在油菜等十字花科作物育種中有良好應用前景,更為重要的是在植物中首次發(fā)現(xiàn)了鈣離子釋放通道及其介導的免疫機制,是我國科學家繼發(fā)現(xiàn)植物抗病小體后在該領(lǐng)域取得的又一項理論創(chuàng)新。
周儉民介紹,自20世紀20年代我國首次發(fā)現(xiàn)根腫病以來,該病發(fā)生面積不斷增加,近年來呈快速蔓延的趨勢。據(jù)統(tǒng)計,每年根腫病在我國的發(fā)病面積達4800萬~6000萬畝,而且根腫菌在土壤中可存活二十年,耕地一旦被污染,將不再適合種植十字花科作物。
“植物也有自己的免疫機制。”周儉民研究員帶領(lǐng)團隊在這一方向上深耕。他介紹:“但已知的根腫病抗病基因數(shù)目少、機制研究薄弱,且田間已經(jīng)出現(xiàn)了新的毒性菌株,導致現(xiàn)有抗根腫病基因抗性喪失。因此,挖掘高效廣譜抗根腫病基因是抗根腫病育種面臨的巨大挑戰(zhàn)?!?/p>
在這項研究中,陳宇航和周儉民團隊綜合利用遺傳學、生物化學、結(jié)構(gòu)生物學及生理學等方法,分離鑒定到了高抗根腫病基因WTS并闡明了其分子機制?!癢TS編碼一個從未報道過的蛋白,導入油菜后不僅表現(xiàn)出良好的抗性,生長發(fā)育也完全正常;攜帶WTS的油菜對多個根腫菌表現(xiàn)為高抗,包括在現(xiàn)有抗性品種上表現(xiàn)出高致病力的菌株,表明WTS是一個廣譜抗性基因。因此WTS在油菜抗根腫病分子育種中有很好的應用價值?!标愑詈秸f,“進一步研究發(fā)現(xiàn),當根腫菌侵染時,WTS在中柱鞘細胞中特異表達并自我裝配為定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的新型鈣離子通道,通過介導內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子釋放激活下游免疫反應,從而保護根部維管束系統(tǒng)免受病菌的侵害。”
這也是首次在植物中發(fā)現(xiàn)鈣離子釋放通道。陳宇航介紹,該成果表明植物不僅可以通過傳統(tǒng)的抗病小體激活鈣信號,還能組裝成全新的離子通道來激活鈣信號和免疫反應,而WTS復合物就是鈣離子釋放通道。陳宇航說:“此外,WTS在根部特異細胞層的誘導和作用方式,對其他土傳病害抗性機制的研究有重要借鑒意義?!?/p>
來源:光明日報
作者:齊芳
責任編輯:馮崢
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