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棉花“癌癥”或?qū)⒐タ?/h1>

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-12-15 來源:互聯(lián)網(wǎng)

日前,由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品(4.960, 0.01, 0.20%)加工研究所所長戴小楓領(lǐng)銜的有害生物防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),發(fā)現(xiàn)了棉花黃萎病病原——大麗輪枝菌引起植物落葉的分子機(jī)制。此項(xiàng)成果已在線發(fā)表在國際**植物學(xué)期刊《新植物科學(xué)家》上。

據(jù)悉,該項(xiàng)研究將為棉花等經(jīng)濟(jì)作物黃萎病(又稱棉花的癌癥”)病原的分子流行監(jiān)測預(yù)報(bào)、抗病品種選育和新型生防藥劑研發(fā)提供理論依據(jù)。

據(jù)戴小楓介紹,早在152 0173 3840年,德國科學(xué)家就首次發(fā)現(xiàn)了大麗輪枝菌,這是一種通過土壤傳播的病原真菌,它能破壞植物的水分和養(yǎng)分運(yùn)輸系統(tǒng),迅速造成植物黃化萎蔫枯死,曾與馬鈴薯晚疫病并列為世界頭號檢疫對象。

1935年,這種真菌從美國傳入中國。該菌系的快速蔓延直接導(dǎo)致了上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初黃萎病在我國的大面積爆發(fā),給棉花生產(chǎn)造成重創(chuàng)。

目前,這種疫病每年給棉花造成的經(jīng)濟(jì)損失仍高達(dá)100多億美元。更為可怕的是,大麗輪枝菌的寄主具有廣譜性,它能侵染8600多種植物,包括馬鈴薯、茄子、辣椒、番茄等重要經(jīng)濟(jì)作物,以及牡丹、菊花、金銀花等中藥材,每年造成全球逾千億美元的直接經(jīng)濟(jì)損失。

多年來,全世界的農(nóng)業(yè)科研工作者一直致力于解析大麗輪枝菌引起植物落葉的遺傳機(jī)制,并開展了一系列研究,以期為落葉型大麗輪枝菌的流行監(jiān)測和預(yù)防控制提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐,但一直未有突破。

戴小楓團(tuán)隊(duì)從上世紀(jì)90年代就開始了相關(guān)領(lǐng)域的研究工作,他們應(yīng)用高通量測序技術(shù)解析了來自中國棉花的大麗輪枝菌基因組,通過與來自美國萵苣和荷蘭番茄上大麗輪枝菌基因組的比較,發(fā)現(xiàn)中國大麗輪枝菌菌株比美國和荷蘭的多出一個(gè)基因組片段,而該片段恰恰是從棉花的另一種病菌——枯萎病菌中掠取”(基因水平轉(zhuǎn)移)過來的。

?也就是說,大麗輪枝菌獲得了枯萎病的部分基因片段,從而對棉花具有了更強(qiáng)的侵染能力。戴小楓說。

隨著研究進(jìn)一步深入,團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),掠奪來的基因片段包含7個(gè)基因(稱之為VdDf1VdDf7)。戴小楓形象地把它們稱為一個(gè)小團(tuán)隊(duì),在這個(gè)團(tuán)隊(duì)里,每個(gè)隊(duì)員各司其職,它們有的負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,有的負(fù)責(zé)編碼轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。其中,*關(guān)鍵的兩名成員負(fù)責(zé)編碼聚酮合成酶(VdDf5VdDf6),而這種酶是引起寄主落葉的關(guān)鍵功能基因。

?“VdDf5VdDf6相當(dāng)于這個(gè)團(tuán)隊(duì)的核心人物,沒有它們這個(gè)團(tuán)隊(duì)將無法正常行動(dòng)。戴小楓指出。

當(dāng)大麗輪枝菌獲得這個(gè)基因組片段后,編碼的功能基因直接參與了引起落葉化合物的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)。這種化合物一方面干擾棉花體內(nèi)的磷脂代謝通路,使棉花對一種叫作脫落酸的植物內(nèi)生激素更加敏感;另一方面扮演著與脫落酸相似的作用,使棉花的內(nèi)源激素系統(tǒng)紊亂,脫落酸不正常的大量合成,*終導(dǎo)致棉花葉片脫落。

近年來,在國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的支持下,該團(tuán)隊(duì)在黃萎病為害機(jī)理與抗病分子機(jī)理研究等領(lǐng)域,已從跟跑歐美到并跑,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目前的領(lǐng)跑。本項(xiàng)研究將為今后開展落葉型病原分子流行監(jiān)測、抗病品種選育和新型生防藥劑研發(fā)等提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

目前,該團(tuán)隊(duì)正在牽頭組織由國內(nèi)外14家優(yōu)勢單位發(fā)起大麗輪枝菌基因組學(xué)研究國際大科學(xué)計(jì)劃,未來有望從全基因組學(xué)、代謝組學(xué)與合成生物學(xué)角度,較為系統(tǒng)地闡明全球黃萎病病原起源、群體結(jié)構(gòu)及遺傳演化等困擾國際學(xué)術(shù)界長達(dá)百年的重要科學(xué)問題。
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