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上海科学家成功解决了水稻受稻瘟病的侵害

来源:     时间:2022-02-08 08:19:52

天然免疫“加强针”筑起稻瘟病“防护墙”

被称为“水稻癌症”的稻瘟病,是国家一类农作物病虫害,一旦感染轻则减产10%,重则颗粒无收。能否找到一种办法,为稻种筑起可代代相传的免疫“防护墙”,从而免受稻瘟病的侵害?稻农千百年来的这个梦想,而今终于由上海科学家实现了。

国际著名学术期刊《自然》近日在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心何祖华研究团队的重大发现。研究揭示出一个全新的植物基础免疫代谢调控网络,并由此找到了通过加强水稻天然免疫力,长期筑起稻瘟病“防护墙”的抗病策略。过去近十年间,这一方法已帮助育种家培育出稳定抗稻瘟病的水稻新品种,并推广种植近3000万亩。

据统计,全球范围内每年因稻瘟病造成的损失高达水稻总产量的10%,我国每年因稻瘟病发病直接损失稻谷约30亿公斤。若长期利用化学农药对田间病害进行防治,将造成严重的环境污染和食品安全问题。

我国规定,水稻新种培育必须具有抗稻瘟病的特性。但令育种专家头疼的是,新稻种对稻瘟病的抗病性总是没几年就会消退。“这是因为引起稻瘟病的菌种多达几百种,它们也会不断进化。”何祖华说,从本世纪初,他就带领团队为找到一种长期有效的抗稻瘟病的办法而努力。

在对相关植物蛋白进行“海选”之后,研究组发现了一个新的水稻免疫调控蛋白PICI1。PICI1就好像植物免疫系统的先锋,受免疫“总司令”Pigm抗病受体的指挥,它通过强化蛋氨酸合成,促进植物体内产生抗病激素乙烯,从而加强水稻的基础免疫力。

有趣的是,稻瘟病病原体进化出了一种毒性蛋白,可直接让PICI1“缴械”,从而让水稻失去对稻瘟病的抵抗力。不过,水稻又进化出了免疫“守护者”NLR蛋白,能够抢在毒性蛋白“作恶”之前,保护PICI1。

“搞清楚这些机理,我们就可以通过加强‘PICI1-蛋氨酸-乙烯’防卫代谢网络,达到增强水稻天然抗稻瘟病能力的目的。”何祖华说,令他们兴奋的是,课题组有多年的研究发现为育种专家培育出具有持久、广谱抗稻瘟病的新稻种提供了帮助。自2012年以来,中国水稻研究所、隆平高科等育种科研机构与企业,利用Pigm抗病基因,共推广种植广谱抗稻瘟病的水稻新品种近3000万亩,这些稻田基本不用喷洒抗稻瘟病的农药。

“发论文固然重要,但更重要的是让基础研究发现在农业生产中发挥作用。”何祖华表示,相关研究还将继续深入,为水稻的绿色高产提供更多新思路、新方法。

标签: 水稻种植 生产水平 经济作物 免疫

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