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上海科学家"十年磨一剑":蛋白"兄弟"制服水稻"癌症"稻瘟病
http://news.online.sh.cn 2017-02-07 15:13 [来源]:新民网

CFP图 仅供参考

  【新民晚报·新民网】民以食为天。一种叫做稻瘟病的水稻“大敌”,却一直在与民争粮。昨天,中科院上海植物生理生态研究所传出好消息,中国科学家揭示了水稻育种材料中隐藏“千年”的长效抗稻瘟病“密码”。这一“十年磨一剑”的新发现不仅在理论上扩展了对植物免疫与抗病机制的认识,也为作物抗病育种提供了有效的新工具。研究成果日前在线发表于顶级杂志《Science(科学)》,依靠该技术育成的抗稻瘟水稻新品种今年将开始国家审定。

  稻瘟病,又被称为水稻的“癌症”,已经成为十大真菌病害之首。我国乃至全球所有水稻产区都受其危害。专家估计,我国每年因稻瘟病发病直接损失稻谷达30亿公斤。因此,从2008年开始,我国水稻新品种审定实行稻瘟病抗性的“一票否决”制,即每一个新品种必须是稻瘟病“绝缘体”。

  即便如此,稻瘟病有时依然来势汹汹。比如,2014年安徽曾大力推广一种“超级稻”,但由于受稻瘟病侵害,上万亩田块颗粒无收。究其原因,以前育种家应用的抗稻瘟病基因抗性弱,都难以逃脱短命“魔咒”——抗病性时效不长,最多持续3年。能不能彻底打破“道高一尺、魔高一丈”,找到“一劳永逸”的抗稻瘟病基因呢?

  从2002年起,何祖华团队与育种家合作,经过十多年的探索研究,终于在广谱和持久抗稻瘟病机制上取得重大突破。研究从起源于我国农家品种的“谷梅四号”里找到了广谱抗瘟性新位点Pigm。 在这个新位点上,科学家发现了两个互帮互助的蛋白“兄弟”,PigmR和PigmS。R可以对所有检测的稻瘟病菌小种都具有广谱抗病性;S不产生抗病性,但可以抑制伙伴R的抗病功能,并提高水稻产量。

  当病原菌来犯时,R一门心思“反击”,S却在一定程度上抑制其“火力”。千万别以为S蛋白是在“吃里扒外”,科学家发现“兄弟俩”之间的平衡之道恰恰是“以退为进”——给“病原菌”一定的舒适空间。在生存压力大大减轻的水稻体内,病原菌自然就懈怠下来,不再勤于进化。最终,这种水稻中的抗稻瘟基因可以施展“温水里煮青蛙”的神功:长期抑制病原菌,又使得病原菌丧失了“进化心”,不再“魔高一丈”。

  据介绍,发现Pigm基因位点并揭示其抗稻瘟病的奇妙机制后,育种专家在选育抗稻瘟病水稻时,就可以由盲目“海选”变为精准育种了。“只要选育的水稻品种含有Pigm基因,就可以准确知晓其既能广谱抗稻瘟病,又不影响最终产量,大大缩短了育种周期。”

  何祖华告诉记者,目前国内已经有30多家种子公司和育种单位应用水稻抗病分子育种,今年就将有新品种出炉。接下来,研究团队还将在小麦中实验,力求寻找“鱼与熊掌兼得”的小麦新品种。(新民晚报记者马亚宁)



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