記者2月13日從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲悉，我國科研團(tuán)隊首次從高粱中發(fā)現(xiàn)兩個獨腳金內(nèi)酯（SL）外排轉(zhuǎn)運基因，敲除這兩個基因后，高粱對寄生植物獨腳金的抗性顯著提高。這一發(fā)現(xiàn)為培育抗寄生植物的農(nóng)作物品種提供了重要理論依據(jù)和基因資源。
據(jù)介紹，寄生植物通過特殊的結(jié)構(gòu)（如吸器）侵入寄主植物的組織，從中吸取營養(yǎng)物質(zhì)。其中，獨腳金屬寄生植物主要寄生于高粱、玉米、谷子等單子葉作物，對作物生長造成嚴(yán)重危害。培育抗獨腳金寄生的作物品種對于確保糧食產(chǎn)量具有重要意義。
“獨腳金的寄生過程極為隱蔽且難以防治，獨腳金種子在土壤中可以休眠超過20年，一旦感知到寄主植物釋放的獨腳金內(nèi)酯，便會迅速萌發(fā)并侵入寄主植物的根部，建立寄生關(guān)系。”中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員謝旗說。
此項研究中，科研團(tuán)隊基于原創(chuàng)的基因挖掘技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，首次鑒定出高粱中兩個關(guān)鍵的獨腳金內(nèi)酯外排轉(zhuǎn)運基因，命名為SbSLT1和SbSLT2。研究發(fā)現(xiàn)，敲除這兩個基因后，高粱向外釋放獨腳金內(nèi)酯的過程受到抑制，導(dǎo)致獨腳金無法正常萌發(fā)，從而顯著提高了高粱的抗寄生能力。
田間實驗結(jié)果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種，獨腳金寄生率降低了67%至94%，高粱產(chǎn)量損失減少49%至52%。
“這一發(fā)現(xiàn)為作物抗獨腳金寄生育種提供了新的思路和工具。進(jìn)一步研究表明，這一思路在培育玉米等作物的抗寄生植物品種中也具有應(yīng)用前景。”謝旗說，團(tuán)隊未來將進(jìn)一步驗證相關(guān)基因在其他重要作物中的作用，并推動相關(guān)育種技術(shù)的推廣應(yīng)用。
此項研究由來自中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等多家單位的科研人員合作完成，相關(guān)成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表。
記者2月13日從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲悉，我國科研團(tuán)隊首次從高粱中發(fā)現(xiàn)兩個獨腳金內(nèi)酯（SL）外排轉(zhuǎn)運基因，敲除這兩個基因后，高粱對寄生植物獨腳金的抗性顯著提高。這一發(fā)現(xiàn)為培育抗寄生植物的農(nóng)作物品種提供了重要理論依據(jù)和基因資源。
據(jù)介紹，寄生植物通過特殊的結(jié)構(gòu)（如吸器）侵入寄主植物的組織，從中吸取營養(yǎng)物質(zhì)。其中，獨腳金屬寄生植物主要寄生于高粱、玉米、谷子等單子葉作物，對作物生長造成嚴(yán)重危害。培育抗獨腳金寄生的作物品種對于確保糧食產(chǎn)量具有重要意義。
“獨腳金的寄生過程極為隱蔽且難以防治，獨腳金種子在土壤中可以休眠超過20年，一旦感知到寄主植物釋放的獨腳金內(nèi)酯，便會迅速萌發(fā)并侵入寄主植物的根部，建立寄生關(guān)系。”中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員謝旗說。
此項研究中，科研團(tuán)隊基于原創(chuàng)的基因挖掘技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，首次鑒定出高粱中兩個關(guān)鍵的獨腳金內(nèi)酯外排轉(zhuǎn)運基因，命名為SbSLT1和SbSLT2。研究發(fā)現(xiàn)，敲除這兩個基因后，高粱向外釋放獨腳金內(nèi)酯的過程受到抑制，導(dǎo)致獨腳金無法正常萌發(fā)，從而顯著提高了高粱的抗寄生能力。
田間實驗結(jié)果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種，獨腳金寄生率降低了67%至94%，高粱產(chǎn)量損失減少49%至52%。
“這一發(fā)現(xiàn)為作物抗獨腳金寄生育種提供了新的思路和工具。進(jìn)一步研究表明，這一思路在培育玉米等作物的抗寄生植物品種中也具有應(yīng)用前景。”謝旗說，團(tuán)隊未來將進(jìn)一步驗證相關(guān)基因在其他重要作物中的作用，并推動相關(guān)育種技術(shù)的推廣應(yīng)用。
此項研究由來自中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等多家單位的科研人員合作完成，相關(guān)成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表。
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