助力“綠色育種” 科研人員揭示植物“聰明的防衞藝術”

2021年10月01日09:51

來源:中國新聞網

  中新網上海10月1日電 (鄭瑩瑩)為了生存下來水稻有多“努力”?中國科學院分子植物科學卓越創新中心的何祖華研究團隊揭曉了其中一個答案。該團隊以水稻為研究對象,經過15年的持續追蹤,揭示了一條植物免疫抑制新通路。這項研究為設計新的抗病基因、開發高產抗病作物品種提供的新研發思路。相關成果於9月30日23時在線發表於在國際知名學術期刊Cell(《細胞》)上。

  水稻是中國重要的糧食作物,但水稻病蟲害對農業生產和糧食安全構成威脅。為了有效控制水稻病害,作物育種學家和病理學家長期致力於選育廣譜持久的水稻抗病品種,但抗病性高的水稻品種往往生長髮育受到限制,導致產量降低,即以犧牲生長髮育為代價來換取抗病性。如何在水稻抗病的同時不影響其產量,維持好植物抗病與生長髮育之間的平衡?

  中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員何祖華介紹,作物病害時常發生,而使用農藥的危害很大,從長遠看,我們要平衡“高產”與“抗病”之間的關係,在“綠色育種”方面多下功夫。該研究首次説明了作物能夠選擇與氣候或栽培條件相適應的免疫策略,讓植物抗病能力與生長髮育達到平衡,為植物免疫領域研究提供重要的啓示。

  具體而言,該研究揭祕了水稻鈣離子新感受子ROD1的“上班流程”。它可以抑制植物的防衞反應,在沒有病原菌侵染時,植物的基礎免疫維持在較低水平,有利於水稻生殖生長,進而提高產量。而當病原菌侵染時,植物通過降解ROD1來減弱它的功能,從而保證植物在抵禦病原菌時也能產生有效的防衞反應。

  研究顯示,水稻的“機智防衞”還有另外一方面。科研人員介紹,病原菌和植物長期處於“軍備競賽”的協同進化過程中,研究發現水稻稻瘟病菌會進化出模擬ROD1結構的毒性蛋白,在植物體內盜用ROD1的免疫抑制途徑,實現侵染的目的。而植物由於無法逃避病原菌的侵染,因此進化出了與病原菌共同生存的策略——通過適當減弱植物自身的抗病能力,來保證生長繁殖,延續後代,讓抗病性與繁殖力維持相對平衡的水平。這些都是植物機智的“生存之道”。(完)

編輯:張龍

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