上海交年夜陈功友团队开拓水稻广谱抗病育种新门路

上海交通年夜学传授陈功友领衔的植物与病原菌分子互作研讨团队经过近20年研讨，提醒了病原菌效应卵白这个“特务”与植物感病基因“接头人”之间的协同退化关系，提出应用基因编纂技巧阻断两者之间的协同退化过程，从而使植物取得广谱抗病（RLS）的育种新门路，为处理作物抗病性损失成绩，保证食粮平安与食物平安供给了新的思绪。该研讨结果近日在线揭橥于《分子植物》。

水稻白叶枯病是三年夜水稻病害之一，是伤害水稻临盆的头号“杀手”。该病在亚洲、拉丁美洲和西非数十个国度的水稻栽种区普遍产生，国际今朝除了新疆和西南的北部地域以外，其他省市的水稻栽种区均有散布。水稻白叶枯病平日招致水稻增产10%~20%，产生严重的地域可达50%以上，甚至是绝收。同时水稻白叶枯病也是植物病理学和植物范畴最主要的形式零碎之一，在迷信上具有主要研讨价值。

年夜量挑选，发明病原新“特务”

植物病害产生的进程，就是病原菌与植物单方投入年夜量“军力”停止的一场没有硝烟的和平。为了抵挡病原菌的入侵，植物经过角质、蜡质等多种生化物资修建起一系列巩固的物理和化学“碉堡”。病原菌应用“明修栈道，声东击西”的兵书来“进击”这些“碉堡”，一方面经过分解胞外降解酶、毒素等物资“明修栈道”，从内部一层层崩溃这些“碉堡”，另一方面却经过组装多种被称为排泄零碎的安装“声东击西”，将年夜量的效应卵白“特务”直接排泄到植物体“碉堡”外部，这些“特务”在植物体外部年夜肆毁坏，最终使“碉堡”从外部被“攻破”，植物产生病害。水稻白叶枯病菌派出的最主要的一类效应卵白“特务”是III型排泄零碎排泄的转录激活因子类效应卵白（TALE卵白），个中只要多数几个毒性感化分明，称为主效TALE卵白。

陈功友团队多年来从全国各水稻产区的发病田块搜集别离到数百个白叶枯病原菌株，在分歧的水稻种类上测定了这些菌株的毒性，并停止分子标志剖析，发明这些中国菌株具有丰厚的多样性和毒性差别。经过和分子生物学对象，从个中几个强毒性菌株平分离到数十个TALE卵白编码基因并辨别测定毒性，最终“识破”了一类被称为PthXo2-like的新型主效TALE卵白“特务”，而且在分歧的菌株中发明了这类卵白的五品种型。

重复验证，肯定水稻“特务接头人”

水稻白叶枯病菌排泄的TALE卵白“特务”进入植物细胞后，可以躲过植物免疫零碎的侦察，假装成水稻本身的转录激活因子，与“埋伏”在水稻细胞内的一类感病基因“接头人”停止“联络”，“接头记号”是单方特定氨基酸序列与DNA序列之间的一套暗码。一旦“对上了记号”，TALE卵白就可以辨认并联合在病基因启动子的响应区域，激活感病基因的表达，从外部“攻破”植物的防地。

研讨人员经过对新发明的 “特务”卵白序列停止比拟剖析，初步肯定水稻感病基因OsSWEET13具有“接头人”嫌疑。接上去经由分歧分子生物学试验的重复验证，最终肯定该基因即为该类“特务”的靶标基因“接头人”。同时，对3000份水稻种质资本基因组停止的剖析发明，该基因在启动子辨认区域也存在十种分歧的类型。从而证实病原菌的效应卵白“特务”与水稻感病基因“接头人”之间出现出一种“军备比赛”的协同退化关系。

善用利器，树立抗病育种新门路

陈功友团队依据水稻感病基因“接头人”OsSWEET与病原细菌TALE卵白“特务”之间的关系，采取新兴的基因编纂技巧这一研讨利器，搅扰“特务”与“接头人”之间“接头记号”的辨认，从而同时阻断多个TALE卵白“特务”的毁坏运动，最终取得了广谱抗白叶枯病的水稻新种质，提出了阻断植物感病性而取得广谱抗病性的育种新门路。

南京农业年夜学窦道龙传授对此评价道：“该研讨在实际上说明了欠亨过应用抗病基因此经过编纂多个感病基因从而完成作物的广谱抗病性，为水稻白叶枯病的防治供给了新的资料和计划，为作物抗病育种和抗性损失管理供给了胜利案例，具有主要实际和理论意义。”

据悉，陈功友团队今朝正在将该技巧使用于优秀杂交水稻亲本的改进中，估计一两年内可育成波动的种类，这将年夜年夜延长杂交水稻育种年限。不久，跟着这些高产又抗病的种类在临盆上的推行使用，农药的用量将急剧削减，农人临盆水稻的经济和人力本钱将年夜年夜下降，而老庶民将也在餐桌上吃到加倍优质平安的年夜米。(100yiyao.com）