我科研團隊找到小麥中協(xié)助條銹菌感染的“真兇”
科技日報訊 (記者史俊斌 通訊員楊遠遠)近日，國際著名期刊《細胞》在線刊發(fā)了西北農(nóng)林科技大學(xué)植物免疫團隊最新研究成果：發(fā)現(xiàn)了小麥中協(xié)助條銹菌感染的“真兇”——感病基因，開辟了抗病小麥育種的新思路和新途徑。
小麥條銹病是氣傳性的真菌病害，因條銹菌而發(fā)病傳播。條銹菌是一種活體營養(yǎng)寄生真菌，具有易傳播流行的特性，須依賴活體小麥才能生存。條銹病是小麥頭號重大生物災(zāi)害，被稱為小麥的“癌癥”，在全世界小麥種植區(qū)均有發(fā)生，我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部把其列為一類農(nóng)作物病害。
我科研團隊堅持18年持續(xù)聚焦小麥條銹菌活體營養(yǎng)寄生特性，挖掘出全球首個被病菌毒性蛋白利用的小麥感病基因——編碼胞質(zhì)類受體蛋白激酶。厘清感病基因負調(diào)控小麥的基礎(chǔ)免疫，能夠被條銹菌分泌的毒性蛋白劫持，從細胞質(zhì)膜釋放進入細胞核，在細胞核操縱轉(zhuǎn)錄因子，抑制抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，增強小麥感病基因的轉(zhuǎn)錄水平，放大小麥感病基因介導(dǎo)的感病效應(yīng)，促進小麥感病。該成果系統(tǒng)揭示了條銹菌效應(yīng)子—小麥感病基因—小麥轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化與轉(zhuǎn)錄調(diào)控級聯(lián)途徑介導(dǎo)的感病機制，并利用基因編輯技術(shù)精準(zhǔn)敲除感病基因，破壞了毒性蛋白和感病基因的識別和互作，實現(xiàn)了小麥對條銹病的廣譜抗性。在大田試驗中，小麥編輯品系在保持作物主要性狀品質(zhì)的前提下，展現(xiàn)出了高抗條銹病的特點，具有很好的應(yīng)用潛力。
中國工程院院士、西北農(nóng)林科技大學(xué)教授康振生指出，這一發(fā)現(xiàn)打破目前小麥主要利用抗病基因育種的傳統(tǒng)思路，實現(xiàn)了植物與病原菌互作領(lǐng)域的重大突破，提升了我國種業(yè)原始自主創(chuàng)新能力，為現(xiàn)代生物育種和病害綠色防控提供了科技支撐。