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发布时间:2019-04-03 15:23 来源:光明日报

  记者1日从南京农业大学获悉,该校农学院杨东雷教授实验室利用高产基因IPA1提高了水稻对白叶枯病的抗性,培育出既高产又具高抗病性的水稻新品系。研究成果日前刊登在国际知名学术期刊《自然·植物》上。
  农作物的抗病过程是一个耗能过程,因此高抗的作物往往产量不高;而高产的品种也常常面临感病问题。“抗病与高产常常是一对矛盾,恰似鱼与熊掌不可兼得,同时达到高产高抗一直是作物育种的一大挑战。在高产基因中寻找抗病基因资源是一个新颖的思路。”杨东雷介绍,为解决这个问题,科研团队一直尝试在高产基因中寻找抗病基因。
  2010年,中国科学院院士李家洋在国际上首先发现水稻理想株型基因IPA1,作为水稻miRNA156的靶基因,IPA1能够参与调控水稻多个生长发育过程,适度上调IPA1的基因表达可以减少水稻的无效分蘖,增加穗的分支,增强秸秆强度,从而提高单位面积的产量。
  在此项研究中,杨东雷教授团队发现,当白叶枯病菌侵染作物时,miR156与IPA1等靶基因的表达水平会发生改变。因此,团队通过下调miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7,大幅增强了水稻对白叶枯病的抗性。但这些水稻仍然会出现分蘖减少、穗子变小、育性降低等现象,并最终造成水稻产量大幅下降。
  为了获得高抗与高产兼具的水稻品种,研究人员给水稻安装了一种“报警器”,一旦有白叶枯病菌入侵,IPA1就会增加表达,经过测试,研究团队将最终培育出的水稻命名为HIP。
  后续研究显示,当没有病原菌侵染时,HIP水稻植株的IPA1表达量会微量上调,表现出少蘖、大穗、茎粗等性状,产量得到了提高;当白叶枯病菌侵染时,IPA1就会大量表达,为植株补充“抗体”,增强植株的抗病性。
  “更重要的是,我们发现,在白叶枯病侵染时,HIP水稻仍然能够保持高产。”杨东雷说,该研究发现了miRNA156与IPA1这一对控制水稻生长与抗病的因子,阐明了IPA1抗病的分子机制,研究团队也据此培育出高抗高产的水稻新品系。

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