(人民网)川农科学家发现水稻“癌症”防治新途径
2017-06-30 22:20:22作者:王波 张俊贤 来源:人民网 点击数:
图为陈学伟研究团队。张俊贤 摄
30日,四川农业大学颁发出共计1350万元的奖励和支持经费,以奖励在水稻“癌症”——稻瘟病防治上取得重大突破的水稻所陈学伟研究团队。该团队发现了对稻瘟病具有广谱持久抗性的水稻天然变异位点,为防治稻瘟病提供了全新路径,其论文也在国际顶尖学术期刊《Cell》(细胞)上发表,实现了西南高校在Cell上发表论文零突破。
稻瘟病被称为水稻癌症,可引起大幅度减产,严重时减产30%~50%,甚至颗粒无收。世界各稻区都可发生,而且它在水稻的各个生长环节都可能发生,所以防治非常困难,一般只能靠施药或者使用抗病基因改良的种子。一直以来,科学家致力于发现不同的抗病基因,导入材料中形成具有抗性的水稻品种,但是,随着病源菌进化,抗病基因也需要不断迭代更新,不然就会失去作用。而陈学伟研究团队经过多年的研究,发现的水稻天然变异位点——编码C2H2类转录因子的基因Bsr-d1的启动子,其作用正是可以有效提高对稻瘟病的抗病免疫能力,这一位点是水稻本身存在的,纯天然的,不是外在的导入变异,这非常罕见。这个天然变异点的发现可以说为防治稻瘟病提供了全新路径,如果把目前广泛使用的抗病基因方式比作“服预防药式”防治,那么天然变异位点的方式则可称为“提高免疫水平式”的防治,应用到实际生产中,可培育具有广谱抗病能力的品种,将在保证品质、产量的同时,大幅度提高水稻对稻瘟病的抵抗力,并将有效避免病源菌进化导致的抗病能力失效的问题,有效减少农药使用,非常符合生态绿色环保的需求。
据陈学伟介绍,该篇论文之所以能登上《CELL》,主要是因为研究上的突破:一是发现的天然变异位点极其难得,这一变异位点在提高抗病性的同时,对产量性状和稻米品质没有明显影响,因而具有十分重要的应用价值;二是清楚完整揭示了抗病调控机制,发现的新抗病调控机制在水稻等植物中尚属首次。在他们的研究中,描绘了这个天然变异位点的“作用路径”,分析了它究竟如何与上游基因发生作用,并如何作用于下游基因的“全路径”:C2H2转录因子和其上游的MYB转录因子通过协调减弱过氧化氢的降解来提高广谱抗病性。这对小麦、玉米等粮食作物相关新型抗病机理研究也提供了重要借鉴。
陈学伟表示,2011年他从美国回校组建实验室就投入到此项研究中,其研究的难点在于变异位点用传统经典方式不容易鉴定出来,后来使用全基因组关联分析,才找到这个变异位点。而且这个位点不在一般人认为的编码区,而在启动子区域,这也为发现它增添了更大难度。
据悉,《Cell》是生命科学研究领域的顶尖学术期刊,与《Nature》和《Science》并列,是全世界最权威的学术杂志之一。据统计,截至本论文发表之前,我国在Cell主刊上发表涉及植物研究的文章共有8篇,其中研究论文6篇,涉及水稻的研究论文仅1篇(由中国科学院植物研究所完成)。全国农业类高校共发表5篇,其中研究论文4篇;国内单位作为第一通讯单位的仅2篇(中国农业大学,1篇与拟南芥相关,1篇与动物相关)。
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