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上海交大团队开辟水稻广谱抗病育种新途径

2019-11-02 19:03:35 阅读量:1679

上海,10月15日,中国青年报客户(中国青年报,中国青年网见习记者魏蒙奇)今天,上海交通大学陈红友教授的团队发布了水稻广谱抗病育种新途径的研究成果。本研究的原理是通过基因编辑“杀死”病原体“间谍连接器”,这可以大大缩短杂交水稻的育种年限,并有望在1-2年内产生稳定的遗传品种。

陈红友展示了受感染的抗病水稻。(由齐威拍摄)

大米作为老百姓的主食之一,其产量和质量受到疾病的严重影响,进一步危及粮食安全。与此同时,为控制疾病而大量使用化学农药造成了环境污染和农药残留,严重威胁了食品安全。

陈红友教授的植物与病原菌分子相互作用研究小组的目标是水稻白叶枯病,这是水稻生产的头号杀手。这种疾病在亚洲、拉丁美洲和西非几十个国家的水稻种植区非常普遍。目前,我国除新疆和东北北部地区外,其他省市都有水稻种植区。水稻白叶枯病通常导致水稻产量下降10-20%,在严重发生的地区产量超过50%,甚至没有产量。然而,传统的育种技术既费时又费力。培育稳定的遗传抗病品种通常需要8-10年的时间,而且很难利用发现的易感基因。

水稻白叶枯病(研究小组照片)

陈红友教授的团队的研究理念是通过加强水稻自身防御系统,培育广谱、耐用的抗病水稻新品种。在农业部公共福利项目和其他项目的支持下,该小组多年来在全国各水稻产区的病田中收集和分离了数百株白叶枯病病原菌菌株。通过基因组学和分子生物学工具,从几个高毒株中分离出几十个tale蛋白编码基因,并分别测定了毒性。最后,一种被称为pthxo2样的新型主要蛋白质“间谍”被“检测到”。

抗白叶枯病广谱育种新方法原理示意图(由研究小组提供)

该团队揭示了病原体效应蛋白“间谍”与植物病害敏感基因“接头”之间的共同进化关系,并提出了一种新的育种方法,利用基因编辑技术阻断两者之间的共同进化过程,从而使植物获得广谱抗病性(rls),为解决作物抗病性丧失问题、确保食品安全和食品安全提供了新思路。目前,研究成果在线发表在细胞出版社拥有的植物科学领域权威期刊《分子植物》(molecular plant)上。

抗病水稻品种的抗病效果

据报道,陈红友教授的团队目前正在将这项技术应用于杂交水稻优良亲本的改良。预计在1-2年内可以培育出稳定的遗传品种,这将大大缩短杂交水稻的育种年限。很快,随着这些高产抗病品种在生产中的推广应用,农药的用量将大幅减少,农民生产水稻的经济和劳动成本将大幅降低,普通百姓也将在餐桌上吃到更多优质安全的水稻。

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