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上海学者开辟水稻广谱抗病育种新途径

时间:2019-12-01 15:03:11

上海学者开辟了水稻广谱抗病育种的新途径,这将大大缩短杂交水稻的育种年限。

新华社上海10月15日电(记者许婧)-2019年10月16日是第39届世界粮食日,主题是“行动让未来健康饮食,零饥饿”。上海交通大学15日宣布,该校陈红友教授领导的植物与病原分子相互作用研究团队,通过多年的研究,揭示了病原效应蛋白“间谍”与植物病害敏感基因“接头”之间的共同进化关系,并提出利用基因编辑技术阻断两者之间的共同进化过程,从而使植物获得广谱抗病性(rls)的新育种途径,为解决作物抗病性丧失问题、确保食品安全和食品安全提供新思路。

抗病水稻品种的抗病效果。地图供应

研究结果已在线发表在细胞出版社旗下植物科学领域的权威期刊《分子植物》上。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一。白叶枯病是三大水稻病害之一,是危害水稻生产的头号细菌“杀手”。水稻白叶枯病通常导致水稻产量下降10-20%,在严重发生的地区产量超过50%,甚至没有产量。同时,水稻白叶枯病也是植物病理学和植物免疫学中最重要的模型系统之一,具有重要的科学研究价值。

广谱持久抗病新品系和对照水稻。地图供应

陈红友教授的团队在农业部公益产业专项项目和其他项目的支持下,多年来从全国各水稻产区的病田采集了数百株白叶枯病病原菌。测定了这些菌株对不同水稻品种的毒性,并进行了分子标记分析。发现这些中国菌株具有丰富的遗传多样性和毒性差异。通过基因组学和分子生物学工具,从几个高毒株中分离出几十个tale蛋白编码基因,并分别测定了它们的毒性。最后,“发现”了一种被称为pthxo2样“间谍”的新型主要tale蛋白,并在不同菌株中发现了五种这种蛋白。

通过加强水稻自身防御系统培育抗病品种是人类参与这场战争最经济有效的途径。近年来,育种专家对白叶枯病的抗性关注较少,导致育种者对白叶枯病的抗性关注较少,降低了所选品种的抗性。传统的育种技术既费时又费力。培育稳定的遗传抗病品种通常需要8-10年的时间,而且很难利用发现的易感基因。

陈红友的团队,基于水稻病害敏感基因“接头”ossweet与病原菌胞外蛋白“spy”之间的关系,采用了一种新的研究工具——基因编辑技术,干扰了“spy”与“接头”之间“接头编码”的识别,从而同时阻断了多菌胞外蛋白“spy”的破坏活性,最终获得了一种广谱抗白叶枯病的水稻新种质,并提出了一种阻断植物病害敏感和获得广谱抗病性的新育种途径。

陈红友教授(右)观察了田间白叶枯病的情况。地图供应

南京农业大学窦道龙教授对此评论道:“该研究从理论上说明,作物的广谱抗病性可以通过编辑多个易感基因而不是利用抗病基因来实现,这为水稻白叶枯病的防治提供了新的材料和方案,为作物的抗病育种和抗病损失控制提供了成功的案例,具有重要的理论和现实意义。”

据报道,陈红友教授的团队目前正在将这项技术应用于杂交水稻优良亲本的改良。预计在1-2年内可以培育出稳定的遗传品种,这将大大缩短杂交水稻的育种年限。不久,随着这些高产抗病品种在生产中的推广应用,农药的用量将大幅减少,农民生产大米的经济和劳动成本将大幅降低,人们也将在餐桌上吃到质量更好、更安全的大米。(结束)

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