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《自然》刊發中國團隊重大發現 能讓水稻少噴農藥還防“稻瘟病”
文章來源:人民資訊     點擊數: 次     更新時間:2021-12-20 13:29

 「本文來源:第一財經」

我國每年因“稻瘟病”直接損失的稻谷約30億公斤。而為了獲取糧食的高產穩產,過往農業生產中施加大量農藥,也影響了生態環境和食品安全。因此,如何讓植物獲得廣譜抗病性,克服水稻的這種高發病,一直被視為是與病原菌的一場“軍備競賽”。

12月16日,《自然》(Nature)在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心何祖華研究團隊完成的題為 “NLRs guard metabolism to coordinate pattern- and effector-triggered immunity(NLR免疫受體保護植物防衛代謝并協同免疫反應)”的研究論文,揭示了一條全新的植物基礎免疫代謝調控網絡,賦予水稻廣譜抗病性的新機制。

簡要來說,該研究發現了水稻如何在不噴農藥的情況下不得“稻瘟病”并能很好地生長。

何祖華研究員對第一財經透露,這一科學研究目前已應用到市場,從2006年起,這個系列的研究成果應用于水稻抗病育種,已種植2000萬畝以上抗病水稻,基本實現了廣譜持久抗稻瘟病,降低了農藥的施用。

漫畫為采訪單位制作提供

何祖華表示,“稻瘟病”早在《齊民要術》中被稱為“發炎火”,這種水稻的“頑癥”會造成水稻的減產甚至絕產,是水稻生產中最嚴重的病害之一。“發病稻田的損失率一般在10%,有的甚至可達40%-50%,甚至顆粒無收。”

據統計,全球范圍內每年因稻瘟病造成的損失高達水稻產量的10%。我國不同稻區均是稻瘟病的易發區,每年因稻瘟病發病直接損失稻谷約30億公斤。因此,防治稻瘟病是我國糧食安全生產的主要任務之一。而目前利用化學農藥對田間病害進行防治的方法,會造成嚴重的環境污染和食品安全問題。因此,挖掘和培育新的廣譜持久抗病品種是控制稻瘟病最為經濟、安全和有效的方法,也是實現綠色生態農業的重要保障。

何祖華,采訪單位供圖

何祖華解釋道,植物的免疫系統與動物類似,是經過與病原菌的長期不懈斗爭所塑造的,主要包括兩層免疫系統。

首先,植物通過位于細胞膜表面的免疫受體識別病原菌,從而激活免疫反應,該免疫反應具有廣譜的基礎抗病性,但抗性水平低,不足以作為抗病育種的靶標,稱之為基礎抗病性免疫反應(PTI)。其次,植物細胞內的免疫受體NLR,會通過感知病原菌的毒性蛋白,觸發新的免疫反應,該免疫反應抗病水平高,能有效控制病害,是抗病育種的主要靶標,但往往具有病原菌小種?;缘娜觞c,只對某些病原菌變種獨有抗性,稱之為?;钥剐悦庖叻磻‥TI)。PTI 和ETI會相互促進,協同調控植物的防衛反應。

該研究團隊發現,水稻進化產生的廣譜抗病NLR受體可以通過抑制病原菌毒性蛋白與PICI1的互作,保護并加強PICI1的功能,進而激活更多的防衛化學物質(蛋氨酸—乙烯)的合成,以獲得廣譜抗病性。

乙烯是一種天然植物激素。番茄、香蕉摘下的時候還未成熟,上架前用乙烯利處理就變成熟,這就是乙烯的作用。論文合作者、中國科學院分子植物科學卓越創新中心文啟光研究員表示,“科學家已經觀察到乙烯參與激發水稻的基礎抗病性,降低農藥的施用,此次的成果就包括了這一發現”。

同時,研究團隊通過對3000份水稻品種的基因組數據進行分析,挖掘到PICI1優異的田間抗病變異位點,為水稻抗病育種提供了新的思路和靶點。

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