水稻天然多抗基因找到了

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中国科学网

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来源地址：

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/2/372982.shtm

资源所属：

杂交水稻专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-02-01

摘要：

水稻是全球最重要的粮食作物之一，但却长期遭受稻瘟病、纹枯病、白叶枯病等主要病害的威胁，穗部病害稻曲病近年来也成为我国水稻主要病害之一。目前，能同时抗多种病害的水稻基因资源十分缺乏。日前，四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室教授王文明团队在《自然-植物》在线发表最新研究论文。论文报道了一个编码蛋白酶体成熟因子的天然等位基因，可改良水稻对多种病害的抗性，同时不影响水稻产量。论文审稿人认为，这项研究对于水稻抗病育种具有很好的指导意义，其实验设计好、数据翔实可靠，将对植保领域产生很大影响。论文共同通讯作者、四川农业大学教授樊晶近年来一直关注稻曲病的发病与抗病机理。他告诉《中国科学报》，稻曲病已成为水稻最严重的穗部病害，被感染的水稻颖花不能结实，从而引起空秕率增加，导致水稻减产。同时，病粒污染健康谷粒后，会降低水稻品质。更严重的是，病粒产生真菌毒素，人畜食用后可能造成腹泻、流产、早产等中毒现象。目前，科学家已经发现了一些多抗基因。例如，bsr-k1可以增强水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性；rod1能提高水稻对稻瘟病、纹枯病和白叶枯病的抗性。研究人员选择了雅恢2115、3个小种特异性抗性的材料和1个感病材料，并把稻瘟菌喷到这些水稻材料的幼苗上，然后检测水稻体内所有基因表达水平的变化。通过比较分析，筛选的基因只在雅恢2115中高表达且被稻瘟菌刺激得更高，而在其他两种材料中均不表达或低表达。研究发现，将雅恢2115中的OsUMP1基因导入感病水稻中，能够提高水稻对多个稻瘟菌菌株的抗性，同时可显著增强对稻曲病、纹枯病、白叶枯病等多种病害的抗性，而其对水稻主要农艺性状和产量没有明显影响。进一步的生理生化与遗传学实验证明，在病原菌入侵时，OsUMP1基因通过增加水稻26S蛋白酶体的生物合成与活性，促进过氧化物酶APX8和过氧化氢酶CatB的降解，提高侵染位点过氧化氢的积累，从而增强水稻对多种病原菌的抵御能力。