記者從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲悉，該所科研團(tuán)隊(duì)與多家單位合作，在“作物抗寄生植物研究”方面取得重要突破，有望為寄生植物危害較為嚴(yán)重的地區(qū)糧食安全作出貢獻(xiàn)。相關(guān)研究成果于北京時間2025年2月13日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。
寄生植物對農(nóng)作物構(gòu)成重大威脅，其侵入作物組織吸取營養(yǎng)的方式，類似于人類寄生蟲對健康的影響，嚴(yán)重干擾作物正常生長，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)平衡。尤其是名為獨(dú)腳金屬（Striga spp.）和列當(dāng)屬（Orobanche spp.）的寄生植物對農(nóng)作物造成嚴(yán)重危害。其中，獨(dú)腳金屬主要寄生在高粱、玉米、谷子等作物，嚴(yán)重制約著非洲、亞洲和部分熱帶地區(qū)的糧食生產(chǎn)。而列當(dāng)屬是主要影響的蔬菜作物如番茄、馬鈴薯、向日葵等。
獨(dú)腳金的寄生過程極為隱蔽且難以防治。其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(dú)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。傳統(tǒng)的防治方法如化學(xué)藥劑、輪作、土壤改良等效果有限，且成本高昂。因此，培育抗獨(dú)腳金寄生的作物品種成為解決這一問題的關(guān)鍵。
我國科研團(tuán)隊(duì)首次從高粱中發(fā)現(xiàn)了兩個獨(dú)腳金內(nèi)酯外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，命名為SbSLT1和SbSLT2，發(fā)現(xiàn)敲除這兩個蛋白編碼基因后，高粱對獨(dú)腳金的抗性能顯著提高。這一發(fā)現(xiàn)為培育抗獨(dú)腳金寄生的高粱品種提供了重要的理論依據(jù)和基因資源。研究團(tuán)隊(duì)在獨(dú)腳金高發(fā)地區(qū)進(jìn)行了田間試驗(yàn)，結(jié)果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種對獨(dú)腳金的抗性顯著增強(qiáng)，寄生率降低了67%～94%，同時高粱的產(chǎn)量損失減少了49%～52%。這一成果為培育抗獨(dú)腳金寄生的高粱品種提供了重要的基因資源和技術(shù)支持。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過AI預(yù)測和分子及細(xì)胞生物學(xué)等方法揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用機(jī)制并發(fā)現(xiàn)相關(guān)知識能夠用于所有重要作物的抗寄生的育種設(shè)計(jì)中。
據(jù)了解，這項(xiàng)研究為作物抗獨(dú)腳金寄生育種提供了新的思路和工具，具有重要的理論和應(yīng)用價值。未來，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)基因在其他重要作物中的作用并推動抗獨(dú)腳金寄生作物的產(chǎn)業(yè)化。
記者從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲悉，該所科研團(tuán)隊(duì)與多家單位合作，在“作物抗寄生植物研究”方面取得重要突破，有望為寄生植物危害較為嚴(yán)重的地區(qū)糧食安全作出貢獻(xiàn)。相關(guān)研究成果于北京時間2025年2月13日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。
寄生植物對農(nóng)作物構(gòu)成重大威脅，其侵入作物組織吸取營養(yǎng)的方式，類似于人類寄生蟲對健康的影響，嚴(yán)重干擾作物正常生長，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)平衡。尤其是名為獨(dú)腳金屬（Striga spp.）和列當(dāng)屬（Orobanche spp.）的寄生植物對農(nóng)作物造成嚴(yán)重危害。其中，獨(dú)腳金屬主要寄生在高粱、玉米、谷子等作物，嚴(yán)重制約著非洲、亞洲和部分熱帶地區(qū)的糧食生產(chǎn)。而列當(dāng)屬是主要影響的蔬菜作物如番茄、馬鈴薯、向日葵等。
獨(dú)腳金的寄生過程極為隱蔽且難以防治。其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(dú)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。傳統(tǒng)的防治方法如化學(xué)藥劑、輪作、土壤改良等效果有限，且成本高昂。因此，培育抗獨(dú)腳金寄生的作物品種成為解決這一問題的關(guān)鍵。
我國科研團(tuán)隊(duì)首次從高粱中發(fā)現(xiàn)了兩個獨(dú)腳金內(nèi)酯外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，命名為SbSLT1和SbSLT2，發(fā)現(xiàn)敲除這兩個蛋白編碼基因后，高粱對獨(dú)腳金的抗性能顯著提高。這一發(fā)現(xiàn)為培育抗獨(dú)腳金寄生的高粱品種提供了重要的理論依據(jù)和基因資源。研究團(tuán)隊(duì)在獨(dú)腳金高發(fā)地區(qū)進(jìn)行了田間試驗(yàn)，結(jié)果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種對獨(dú)腳金的抗性顯著增強(qiáng)，寄生率降低了67%～94%，同時高粱的產(chǎn)量損失減少了49%～52%。這一成果為培育抗獨(dú)腳金寄生的高粱品種提供了重要的基因資源和技術(shù)支持。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過AI預(yù)測和分子及細(xì)胞生物學(xué)等方法揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用機(jī)制并發(fā)現(xiàn)相關(guān)知識能夠用于所有重要作物的抗寄生的育種設(shè)計(jì)中。
據(jù)了解，這項(xiàng)研究為作物抗獨(dú)腳金寄生育種提供了新的思路和工具，具有重要的理論和應(yīng)用價值。未來，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)基因在其他重要作物中的作用并推動抗獨(dú)腳金寄生作物的產(chǎn)業(yè)化。
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