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我國(guó)科學(xué)家揭示棉花等作物落葉原因

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

 近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所所長(zhǎng)戴小楓研究員領(lǐng)銜的有害生物防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),經(jīng)過(guò)多年研究發(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。該項(xiàng)研究將為棉花等經(jīng)濟(jì)作物黃萎病(棉花的“癌癥”)病原的分子流行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、抗病品種選育和新型生防藥劑(“克星”)研發(fā)提供理論依據(jù)。

  大麗輪枝菌是一種毀滅性的通過(guò)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焉枯死,曾與馬鈴薯晚疫病并列為世界頭號(hào)檢疫對(duì)象。上世紀(jì)60年代,在美國(guó)發(fā)現(xiàn)它能使棉花落葉而造成絕產(chǎn)。上世紀(jì)80年代,我國(guó)在棉花上也發(fā)現(xiàn)了引起棉花落葉的大麗輪枝菌菌系,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(guó)的大面積爆發(fā),給棉花生產(chǎn)造成重創(chuàng)。

  戴小楓研究員介紹,該病菌寄主非常廣泛,能侵染8科600多種植物,包括馬鈴薯、茄子、辣椒、萵苣、番茄、草莓等重要經(jīng)濟(jì)作物,以及牡丹、菊花、金銀花等中藥材和觀賞植物香山紅葉(黃櫨)等,全球范圍內(nèi)由大麗輪枝菌引起的黃萎病每年造成愈千億美元的直接經(jīng)濟(jì)損失,在我國(guó)僅在棉花上造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年就達(dá)一百多億美元。

  半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),研究人員一直致力于解析大麗輪枝菌引起植物落葉的遺傳機(jī)制,圍繞落葉性狀表型鑒定、致病力分化特征、分子進(jìn)化與基因檢測(cè)方法等開(kāi)展了一系列研究,以期為落葉型大麗輪枝菌的流行監(jiān)測(cè)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)?wèi)?yīng)用高通量測(cè)序技術(shù)解析了來(lái)自中國(guó)棉花的大麗輪枝菌基因組,通過(guò)與來(lái)自美國(guó)萵苣和荷蘭番茄上大麗輪枝菌基因組比較,發(fā)現(xiàn)中國(guó)菌株相對(duì)于美國(guó)和荷蘭的多出一個(gè)基因組片段,該片段系從與其長(zhǎng)期混生的棉花枯萎病菌中“掠取”(基因水平轉(zhuǎn)移),從而獲得了對(duì)棉花的超強(qiáng)侵染能力。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),該菌獲得這個(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(N-酰基乙醇胺)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(duì)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。據(jù)了解,這些突破性的研究進(jìn)展近來(lái)先后兩次登上了國(guó)際**植物學(xué)期刊《新植物科學(xué)家(New Phytologist)》上,在國(guó)際學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注和影響。

  據(jù)論文**作者張丹丹博士透露,經(jīng)過(guò)二十多年的不懈努力,團(tuán)隊(duì)幾年前已在棉花抗黃萎病分子標(biāo)記輔助育種領(lǐng)域取得**世界的突破,選育出世界**個(gè)抗病品種并大面積推廣。近年來(lái),在國(guó)家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程的支持下,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,已經(jīng)從5年前的跟跑歐美到并跑,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目前的領(lǐng)跑。本項(xiàng)研究將為今后開(kāi)展落葉型病原分子流行監(jiān)測(cè)、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)。

  據(jù)悉,戴小楓團(tuán)隊(duì)目前正在牽頭組織由國(guó)內(nèi)外14家優(yōu)勢(shì)單位發(fā)起“大麗輪枝菌基因組學(xué)研究國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃”,未來(lái)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(guó)際學(xué)術(shù)界長(zhǎng)達(dá)百年的重要科學(xué)問(wèn)題。

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