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盛煌:助力“绿色育种” 科研人员揭示植物“聪明的防卫艺术”

原标题:助力“绿色育种” 科研人员揭示植物“聪明的防卫艺术”

助力“绿色育种”科研人员揭示植物“聪明的防卫艺术”

  ROD1介导的免疫反应作用模型 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 供图

  中新网上海10月1日电 (郑莹莹)为了生存下来水稻有多“努力”?中国科学院分子植物科学卓越创新中心的何祖华研究团队揭晓了其中一个答案。该团队以水稻为研究对象,经过15年的持续追踪,揭示了一条植物免疫抑制新通路。这项研究为设计新的抗病基因、开发高产抗病作物品种提供的新研发思路。相关成果于9月30日23时在线发表于在国际知名学术期刊Cell(《细胞》)上。

  水稻是中国重要的粮食作物,但水稻病虫害对农业生产和粮食安全构成威胁。为了有效控制水稻病害,作物育种学家和病理学家长期致力于选育广谱持久的水稻抗病品种,但抗病性高的水稻品种往往生长发育受到限制,导致产量降低,即以牺牲生长发育为代价来换取抗病性。如何在水稻抗病的同时不影响其产量,维持好植物抗病与生长发育之间的平衡?

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员何祖华介绍,作物病害时常发生,而使用农药的危害很大,从长远看,我们要平衡“高产”与“抗病”之间的关系,在“绿色育种”方面多下功夫。该研究首次说明了作物能够选择与气候或栽培条件相适应的免疫策略,让植物抗病能力与生长发育达到平衡,为植物免疫领域研究提供重要的启示。

盛煌:助力“绿色育种” 科研人员揭示植物“聪明的防卫艺术”(图2)

  何祖华研究员带领学生在田间调查水稻抗病性 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 供图

  具体而言,该研究揭秘了水稻钙离子新感受子ROD1的“上班流程”。它可以抑制植物的防卫反应,在没有病原菌侵染时,植物的基础免疫维持在较低水平,有利于水稻生殖生长,进而提高产量。而当病原菌侵染时,植物通过降解ROD1来减弱它的功能,从而保证植物在抵御病原菌时也能产生有效的防卫反应。

  研究显示,水稻的“机智防卫”还有另外一方面。科研人员介绍,病原菌和植物长期处于“军备竞赛”的协同进化过程中,研究发现水稻稻瘟病菌会进化出模拟ROD1结构的毒性蛋白,在植物体内盗用ROD1的免疫抑制途径,实现侵染的目的。而植物由于无法逃避病原菌的侵染,因此进化出了与病原菌共同生存的策略——通过适当减弱植物自身的抗病能力,来保证生长繁殖,延续后代,让抗病性与繁殖力维持相对平衡的水平。这些都是植物机智的“生存之道”。

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