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四川农业大学发现对水稻“癌症”具有广谱持久抗性的天然变异位点
发表日期: 2017-07-11 作者: 李伟滔等 文章来源:《Cell》
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来自四川农业大学等处的研究人员发表了题为“A Natural Allele of a Transcription Factor in Rice Confers Broad-Spectrum Blast Resistance”的文章,发现了对水稻“癌症”具有广谱持久抗性的水稻天然变异位点。

这一研究成果公布在美国当地时间629日的Cell杂志上,文章的通讯作者是四川农业大学陈学伟教授,第一作者为李伟滔副研究员,尹俊杰博士,硕士研究生朱紫薇,杨超和冉莉,以及加州大学戴维斯分校Mawsheng Chern博士。

稻瘟病被誉为水稻癌症,可引起大幅度减产,严重时减产30%50%,甚至颗粒无收。世界各稻区都可发生,而且它在水稻的各个生长环节都可能发生,所以防治非常困难,一般只能靠施药或者使用抗病基因改良的种子。一直以来,科学家致力于发现不同的抗病基因,导入材料中形成具有抗性的水稻品种,但是,随着病源菌进化,抗病基因也需要不断迭代更新,不然就会失去作用。

在这篇文章中,陈学伟研究团队经过多年的研究,发现的水稻天然变异位点——编码C2H2类转录因子的基因Bsr-d1的启动子,其作用正是可以有效提高对稻瘟病的抗病免疫能力,这一位点是水稻本身存在的,纯天然的,不是外在的导入变异,这非常罕见。

这个具有稻瘟病广谱持久抗性的水稻天然变异点的发现可以说为防治稻瘟病提供了全新路径,如果把目前广泛使用的抗病基因方式比作“服预防药式”防治,那么天然变异位点的方式则可称为“提高免疫水平式”的防治,应用到实际生产中,可培育具有广谱抗病能力的品种,将在保证品质、产量的同时,大幅度提高水稻对稻瘟病的抵抗力,并将有效避免病源菌进化导致的抗病能力失效的问题,有效减少农药使用,非常符合生态绿色环保的需求。

这项研究具有两个突破点:一是发现的天然变异位点极其难得,这一变异位点在提高抗病性的同时,对产量性状和稻米品质没有明显影响,因而具有十分重要的应用价值;二是清楚完整揭示了抗病调控机制,发现的新抗病调控机制在水稻等植物中尚属首次。

研究人员描绘了这个天然变异位点的“作用路径”,分析了它究竟如何与上游基因发生作用,并如何作用于下游基因的“全路径”:C2H2转录因子和其上游的MYB转录因子通过协调减弱过氧化氢的降解来提高广谱抗病性。这对小麦、玉米等粮食作物相关新型抗病机理研究也提供了重要借鉴。(来源:生物通)

 

A Natural Allele of a Transcription Factor in Rice Confers Broad-Spectrum Blast Resistance

 

Abstract  Rice feeds half the world’s population, and rice blast is often a destructive disease that results in significant crop loss. Non-race-specific resistance has been more effective in controlling crop diseases than race-specific resistance because of its broad spectrum and durability. Through a genome-wide association study, we report the identification of a natural allele of a C2H2-type transcription factor in rice that confers non-race-specific resistance to blast. A survey of 3,000 sequenced rice genomes reveals that this allele exists in 10% of rice, suggesting that this favorable trait has been selected through breeding. This allele causes a single nucleotide change in the promoter of the bsr-d1 gene, which results in reduced expression of the gene through the binding of the repressive MYB transcription factor and, consequently, an inhibition of H2O2 degradation and enhanced disease resistance. Our discovery highlights this novel allele as a strategy for breeding durable resistance in rice.

 

原文链接:http://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(17)30649-9.pdf

 


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