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    开店推荐:南京农大培育出高产高抗水稻新品系 给水稻装上白叶枯病“报警器”

    文章来源: 光明日报、南京农业大学       发布时间:2019-04-02

    湖北十一选5开奖结果 www.tt1e.net 植物抗病过程是一个耗能的过程,高抗的作物往往在产量性状上表现不好;而高产的品种也常常面临感病问题??共∮敫卟3J且欢悦?,同时达到高产高抗一直是作物育种的一大挑战。记者4月1日从南京农业大学获悉,该校杨东雷实验室利用高产基因IPA1提高了水稻对白叶枯病的抗性,培育出既高产又具高抗病性的水稻新品系。相关研究成果近日以“Inducible overexpression of Ideal Plant Architecture1improves both yield and disease resistance inrice.”为题,发表在国际知名学术期刊《Nature Plants》上。


    南京农大培育出高产高抗水稻新品系 给水稻装上白叶枯病“报警器”


    杨东雷教授说,抗病与高产通常是一对矛盾,就像鱼与熊掌不可兼得,同时达到高产和高抗一直是作物育种的一大挑战。为解决这个问题,科研团队尝试在高产基因中寻找抗病基因。


    miRNA156是植物中保守的一类microRNA,其靶基因SPL家族编码含有SBP-box结构域的转录因子。2010年,中国科学院院士李家洋在国际上首先发现水稻理想株型基因IPA1,作为水稻miRNA156的靶基因,IPA1能够参与调控水稻多个生长发育过程,适度上调IPA1的基因表达可以减少水稻的无效分蘖,增加穗的分支,增强秸秆强度,从而提高单位面积的产量。


    杨东雷团队的研究人员发现,当白叶枯病菌侵染水稻时,miRNA156与IPA1等靶基因的表达水平会发生改变。如果下调下调miR156和过表达miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7的表达,水稻对白叶枯病的抗性虽然会得到大幅增强,但这些水稻分蘖大量减少,穗子变小,育性降低,产量会大幅下降。


    进一步研究发现,IPA1和OsSPL7与赤霉素信号抑制因子SLR1互作,延缓了赤霉素诱导的SLR1降解。另一方面,在IPA1过表达水稻中,赤霉素失活的酶EUI1上调表达,进而降低了赤霉素含量。以上两个方面的原因导致SLR1的累积,最终使IPA1过表达水稻的赤霉素敏感性下降。遗传学分析发现提高赤霉素活性可以部分恢复IPA1过表达水稻的感病性与发育表型。


    南京农大培育出高产高抗水稻新品系 给水稻装上白叶枯病“报警器”

    HIP 转基因水稻具有高产潜力


    多次检测高产的ipa1-1D与ipa1-2D的抗白叶枯病能力,发现它们与野生型具有相同的感病性。为了获得高抗与高产的水稻,杨东雷团队利用白叶枯病菌TALE类效应因子诱导表达的OsHEN1的启动子启动IPA1,获得了OsHEN1::IPA1(HIP)。在没有病原菌侵染时,类似ipa1-1D与ipa1-2D,这些水稻植株微量上调了IPA1的表达,所以表现出为少蘖,大穗,茎粗等优异性状,最终提高了产量。当有白叶枯病侵染时,IPA1被强烈诱导表达,增强了抗病性。更重要的是在白叶枯病侵染时,HIP水稻也表现为高产。因此,该研究发现miR156-IPA1是生长与抗病交叉对话的重要调控因子,阐明了IPA1抗病的分子机制,并据此建立了一种培育高抗高产水稻新品种的育种方法。


    简单来说,为了获得高抗与高产兼具的水稻品种,研究人员给水稻安装了一种“报警器”,一旦有白叶枯病菌入侵,IPA1就会增加表达,经过测试,研究团队将最终培育出的水稻命名为HIP。后续研究显示,当没有病原菌侵染时,HIP水稻植株的IPA1表达量会微量上调,表现出少蘖、大穗、茎粗等性状,产量得到了提高;当白叶枯病菌侵染时,IPA1就会大量表达,为植株补充“抗体”,增强植株的抗病性。


    “更重要的是,我们发现,在白叶枯病侵染时,HIP水稻仍然能够保持高产?!毖疃姿?,该研究发现了miRNA156与IPA1这一对控制水稻生长与抗病的因子,阐明了IPA1抗病的分子机制,研究团队也据此培育出高抗高产的水稻新品系。


    南京农大培育出高产高抗水稻新品系 给水稻装上白叶枯病“报警器”


    该研究得到了国家重点研发计划“主要农作物抗病虫抗逆性状形成的分子基础”、江苏省杰出青年基金“激素互作调控水稻抗?。啃宰雌胶獾幕啤?、转基因专项“抗病转基因水稻新品种的培育”等项目的资助。


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