我科學家克隆並解析廣譜高抗根腫病基因
本報北京6月10電(記者齊芳) 利li用yong抗kang病bing基ji因yin改gai造zao農nong作zuo物wu抗kang病bing性xing是shi防fang治zhi病bing害hai最zui為wei綠lv色se經jing濟ji高gao效xiao的de方fang式shi。中zhong國guo科ke學xue院yuan遺yi傳chuan與yu發fa育yu生sheng物wu學xue研yan究jiu所suo陳chen宇yu航hang和he周zhou儉jian民min合he作zuo團tuan隊dui,對dui十shi字zi花hua科ke作zuo物wu最zui大da的de病bing害hai——根腫病,進行了深入研究,克隆出廣譜抗根腫病基因,闡明了其作用機製,並以我國西漢著名將領衛青(WeiTsing)的名字為該基因命名。
相關研究成果發表在北京時間2023年6月8日出版的國際學術期刊《細胞》上shang。有you評ping論lun認ren為wei,這zhe項xiang研yan究jiu不bu僅jin在zai油you菜cai等deng十shi字zi花hua科ke作zuo物wu育yu種zhong中zhong有you良liang好hao應ying用yong前qian景jing,更geng為wei重zhong要yao的de是shi在zai植zhi物wu中zhong首shou次ci發fa現xian了le鈣gai離li子zi釋shi放fang通tong道dao及ji其qi介jie導dao的de免mian疫yi機ji製zhi,是shi我wo國guo科ke學xue家jia繼ji發fa現xian植zhi物wu抗kang病bing小xiao體ti後hou在zai該gai領ling域yu取qu得de的de又you一yi項xiang理li論lun創chuang新xin。
周儉民介紹,自20世紀20年代我國首次發現根腫病以來,該病發生麵積不斷增加,近年來呈快速蔓延的趨勢。據統計,每年根腫病在我國的發病麵積達4800萬~6000萬畝,而且根腫菌在土壤中可存活二十年,耕地一旦被汙染,將不再適合種植十字花科作物。
“植物也有自己的免疫機製。”周儉民研究員帶領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目少、機(ji)製(zhi)研(yan)究(jiu)薄(bo)弱(ruo),且(qie)田(tian)間(jian)已(yi)經(jing)出(chu)現(xian)了(le)新(xin)的(de)毒(du)性(xing)菌(jun)株(zhu),導(dao)致(zhi)現(xian)有(you)抗(kang)根(gen)腫(zhong)病(bing)基(ji)因(yin)抗(kang)性(xing)喪(sang)失(shi)。因(yin)此(ci),挖(wa)掘(jue)高(gao)效(xiao)廣(guang)譜(pu)抗(kang)根(gen)腫(zhong)病(bing)基(ji)因(yin)是(shi)抗(kang)根(gen)腫(zhong)病(bing)育(yu)種(zhong)麵(mian)臨(lin)的(de)巨(ju)大(da)挑(tiao)戰(zhan)。”
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、結構生物學及生理學等方法,分離鑒定到了高抗根腫病基因WTS並闡明了其分子機製。“WTS編碼一個從未報道過的蛋白,導入油菜後不僅表現出良好的抗性,生長發育也完全正常;攜帶WTS的油菜對多個根腫菌表現為高抗,包括在現有抗性品種上表現出高致病力的菌株,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。”陳宇航說,“進一步研究發現,當根腫菌侵染時,WTSzaizhongzhuqiaoxibaozhongteyibiaodabingziwozhuangpeiweidingweiyuneizhiwangdexinxinggailizitongdao,tongguojiedaoneizhiwanggailizishifangjihuoxiayoumianyifanying,congerbaohugenbuweiguanshuxitongmianshoubingjundeqinhai。”
這(zhe)也(ye)是(shi)首(shou)次(ci)在(zai)植(zhi)物(wu)中(zhong)發(fa)現(xian)鈣(gai)離(li)子(zi)釋(shi)放(fang)通(tong)道(dao)。陳(chen)宇(yu)航(hang)介(jie)紹(shao),該(gai)成(cheng)果(guo)表(biao)明(ming)植(zhi)物(wu)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)傳(chuan)統(tong)的(de)抗(kang)病(bing)小(xiao)體(ti)激(ji)活(huo)鈣(gai)信(xin)號(hao),還(hai)能(neng)組(zu)裝(zhuang)成(cheng)全(quan)新(xin)的(de)離(li)子(zi)通(tong)道(dao)來(lai)激(ji)活(huo)鈣(gai)信(xin)號(hao)和(he)免(mian)疫(yi)反(fan)應(ying),而(er)WTS複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製的研究有重要借鑒意義。”
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