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【前沿】南農科學家找到戰勝小麥“癌癥”的生物武器

信息來源:加拿大pc

小(xiao)麥(mai)赤(chi)(chi)霉(mei)病(bing)是由真菌鐮刀菌引起的(de)(de)(de)最(zui)具(ju)毀(hui)滅(mie)性的(de)(de)(de)世界性小(xiao)麥(mai)病(bing)害,堪稱(cheng)小(xiao)麥(mai)“癌(ai)癥”。小(xiao)麥(mai)赤(chi)(chi)霉(mei)病(bing)的(de)(de)(de)發(fa)生不僅導致(zhi)嚴(yan)(yan)重的(de)(de)(de)產量損(sun)失,還嚴(yan)(yan)重影響籽粒品(pin)質和(he)食品(pin)安全,至今(jin)仍未得到有效解決。多年(nian)來,相關領域的(de)(de)(de)科學家一直在探索如(ru)何戰勝小(xiao)麥(mai)赤(chi)(chi)霉(mei)病(bing)的(de)(de)(de)武器。

近日,加拿大pc馬(ma)正強教授團隊在國(guo)際權威(wei)雜(za)志NatureGenetics上以“Mutation of a histidine-rich calcium-bindingprotein gene in wheat confers resistance to Fusarium headblight”為題()報(bao)道,在我國(guo)長(chang)江中(zhong)下游的(de)抗(kang)病(bing)優異小麥基(ji)(ji)因資源“望水白(bai)”和“蘇麥3號”中(zhong),通過圖(tu)位克隆的(de)方式,找到了抵(di)抗(kang)小麥“癌(ai)癥(zheng)”的(de)關鍵(jian)基(ji)(ji)因Fhb1,為戰勝(sheng)小麥赤霉病(bing)提供了有力的(de)武器。

Fhb1編碼一(yi)(yi)個(ge)注釋為(wei)富含組氨酸的(de)(de)(de)鈣離子結合(he)蛋白(Histidine-richcalcium-bindingprotein,His),植物(wu)His同源基(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)(de)編碼產物(wu)的(de)(de)(de)氨基(ji)端(N-端)序(xu)列和(he)整個(ge)蛋白結構(gou)高度保守;六倍體普通(tong)小(xiao)麥(mai)(mai)(mai)中(zhong)His基(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)(de)Fhb1變異賦予了(le)(le)小(xiao)麥(mai)(mai)(mai)赤霉(mei)病(bing)抗(kang)性(xing)。該(gai)(gai)(gai)團(tuan)隊分析了(le)(le)643份普通(tong)小(xiao)麥(mai)(mai)(mai)品種中(zhong)Fhb1基(ji)因(yin)(yin)對(dui)應染(ran)色體區段的(de)(de)(de)遺傳變異,發現Fhb1基(ji)因(yin)(yin)很可能起源于(yu)我(wo)國長江中(zhong)下游地區,是(shi)我(wo)國特有的(de)(de)(de)優異小(xiao)麥(mai)(mai)(mai)基(ji)因(yin)(yin)資源。該(gai)(gai)(gai)區域歷來是(shi)赤霉(mei)病(bing)流行(xing)和(he)爆(bao)發的(de)(de)(de)區域,強(qiang)大的(de)(de)(de)選擇(ze)壓提(ti)(ti)供了(le)(le)抗(kang)赤霉(mei)病(bing)自然突(tu)變被保留下來的(de)(de)(de)條件。Fhb1基(ji)因(yin)(yin)不僅可以提(ti)(ti)高小(xiao)麥(mai)(mai)(mai)對(dui)赤霉(mei)病(bing)的(de)(de)(de)抗(kang)性(xing),在其它植物(wu)中(zhong)利用該(gai)(gai)(gai)基(ji)因(yin)(yin)也有可能提(ti)(ti)高抗(kang)病(bing)能力。該(gai)(gai)(gai)研(yan)究為(wei)進一(yi)(yi)步揭示小(xiao)麥(mai)(mai)(mai)抗(kang)赤霉(mei)病(bing)的(de)(de)(de)分子機制奠定了(le)(le)重要(yao)基(ji)礎。

Fhb1是(shi)小麥(mai)(mai)中(zhong)目前已知的(de)最重要(yao)抗(kang)赤(chi)霉病(bing)QTL,具有最強(qiang)的(de)抗(kang)擴展效(xiao)應,還可降低籽(zi)粒中(zhong)真菌毒素(su)的(de)積(ji)累。通(tong)過(guo)分子標(biao)記輔助選擇的(de)方法將Fhb1導入到(dao)來自江蘇、山(shan)東、河南、四川等(deng)省的(de)中(zhong)感或高感赤(chi)霉病(bing)小麥(mai)(mai)品種中(zhong),抗(kang)赤(chi)霉病(bing)擴展能(neng)力的(de)提高幅度(du)能(neng)達到(dao)76%。Fhb1基因的(de)克隆將大(da)大(da)提高小麥(mai)(mai)抗(kang)赤(chi)霉病(bing)育種的(de)效(xiao)率,為我國和世界小麥(mai)(mai)生(sheng)產和食品安全提供保(bao)障。

上述研究成果,加拿大(da)pc李國強博(bo)士、博(bo)士生(sheng)周繼(ji)陽和賈海燕副教(jiao)授為共(gong)同第一(yi)作者(zhe),馬正強教(jiao)授為通(tong)訊作者(zhe)。部分成果已獲(huo)得中國和美國發明專利(li)授權(quan)。

二十多(duo)年來,馬正(zheng)強教授團隊(dui)利用(yong)基因(yin)組(zu)學(xue)、轉錄組(zu)學(xue),蛋白組(zu)學(xue)等技術手段發掘和(he)鑒定了(le)十幾個抗(kang)赤(chi)霉(mei)(mei)病(bing)的QTL和(he)一(yi)批與赤(chi)霉(mei)(mei)病(bing)抗(kang)性相關的基因(yin),并(bing)培育(yu)了(le)一(yi)系列抗(kang)赤(chi)霉(mei)(mei)病(bing)種質,提供給育(yu)種單位利用(yong),得到了(le)育(yu)種家(jia)的廣泛(fan)贊譽。該團隊(dui)敢(gan)于以小麥赤(chi)霉(mei)(mei)病(bing)抗(kang)性這一(yi)關系糧(liang)食安全(quan)的世(shi)界性難題為主攻目標,勇于探(tan)索(suo),追求真理、不畏挫折、不計(ji)得失,潛心研究(jiu),體現了(le)淡泊名利、潛心研究(jiu)的科學(xue)家(jia)精神。

圖:Fhb1導入(ru)顯著提(ti)高小麥品種(zhong)的(de)赤霉病抗(kang)性(掛牌(pai)的(de)標示單花接種(zhong)赤霉菌后的(de)穗子(zi))

 

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