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浙江省科学家成功克隆水稻白叶枯病“克星”基因

浙江在线   发布时间:2021-01-14   字体:【  

浙江在线1月14日讯(记者 姜晓蓉 见习记者 何冬健 通讯员 朱慧)我省科学家近日让水稻配上了克隆技术的“探测仪”,由此分离鉴定出一种水稻白叶枯病的“克星”基因——Xa7,成功破解了生物学界20多年悬而未决的难题,有望突破水稻白叶枯病长效防控的瓶颈。

  白叶枯病是我国水稻生产上的三大病害之一,严重影响水稻的产量和稻米品质,已成为威胁粮食安全的重要问题。尤其在江浙沿海地区,每年台风过后,水稻叶片破损以及温度的升高,都成为白叶枯病滋生的“温床”。

  利用水稻自身的抗病基因培育抗病品种是防控白叶枯病的最佳手段。专家指出,此前我国在主栽水稻中也引入过部分抗性基因,但绝大多数高抗基因持久性较差,经历数轮栽种后,这些品种又逐渐失去抗病性。而Xa7基因对白叶枯病菌抗性高,并且温度越高,效果越好,适应全球气候变暖条件下的水稻育种与生产利用。在已知的46个抗白叶枯病基因中,它因为抗谱广且抗性持久,高温反而增强抗性,是当前国际公认对抗白叶枯病菌的“明星”。

  据了解,Xa7基因从最初发现其持久抗病性到现在已有20多年。由于该抗病位点的序列与参考基因组完全不同,国际上许多实验室在基因的分离鉴定上一直未获成功。我省科学家首次揭示了该基因编码的一个新型“执行者”抗病蛋白,解析了该基因兼具高抗、广谱、持久、耐热特性的新抗病分子机制。

  浙江师范大学马伯军教授团队和中国农业科学院水稻研究所钱前院士团队的这项研究,巧妙利用图位克隆与缺失突变体创制相结合的战略,缩小探测范围,对获得的候选基因进行互补甄别,成功克隆到了Xa7这个“克星”基因。

  “这个基因就像是一把‘双管猎枪’,有两个‘扳机’。白叶枯病菌分泌的两类重要效应因子一旦被识别,它就会秣马厉兵,阻止白叶枯病菌入侵。”马伯军打了一个形象的比喻,说明水稻抗病基因可以识别病原菌所携带的效应因子,监控病菌的入侵,并启动防卫反应。

  专家认为,该基因的成功分离鉴定,为发现其他持久抗病基因提供了一个范例。“Xa7基因的获取,为长效防控水稻白叶枯病铺平了道路,它激活水稻防卫反应的独特机制,值得期待。”钱前说。

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