作者:王卉 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/1/17 18:39:26
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南京农大在作物疫病发生机制方面获突破性成果
疫霉菌用“诱饵”击溃作物“防线”

 

1月13日,美国《科学》杂志以研究长文形式在线发表了南京农业大学教授王源超团队关于作物疫病发生机制的突破性成果。该成果揭示了病原菌攻击宿主的全新致病机制“诱饵模式”(DECOY),为病害控制提供了重要的新方向。据悉,该期刊每期仅发表两篇长文。这是南京农业大学植物保护学院近一个月内在《科学》上发表的第二篇突破性研究成果。

该研究发现,疫霉菌在侵染植物早期向胞外分泌糖基水解酶(XEG1)攻击植物细胞壁,而植物则利用水解酶抑制子(GIP1)抑制其活性;在进化的过程中,病原菌又获得了XEG1的失活突变体(XLP1),以“诱饵”DECOY的方式,竞争性干扰抑制子GIP1,与XEG1协同攻击植物的抗病性。

该校植保学院博士马振川打了个比喻,“XEG1相当于疫霉菌攻击植物的常规导弹,导弹来了植物会启用自身的导弹防御系统GIP1来抑制其攻击。但有意思的是,疫霉菌会进化出‘假弹头’,即XEG1的失活突变体XLP1,这个假弹头虽然本身没有攻击性,但是它和植物抑制子GIP1的结合能力要高出XEG1约5倍,即假弹头可以充当‘诱饵’,将作物防御系统的主要‘兵力’吸引过去,从而保护真弹头XEG1‘乘虚而入’,攻击作物导致病害发生。”

该团队在稍早的研究中还发现,植物能够利用细胞膜上的受体识别XEG1,启动基础水平的抗性,但是病原菌又可以分泌效应子到寄主胞内干扰其抗性。由于糖基水解酶XEG1在卵菌、真菌和细菌中广泛存在,因此这一发现为开发能诱导植物广谱抗病性的生物农药提供了重要的理论基础。

作为国家杰青、教育部长江学者,农业部杰出人才、大豆体系岗位科学家,王源超在接受《中国科学报》记者采访时表示,该研究提出了病原菌致病新的概念性理论框架,在动物、植物、人类病原菌中都是第一次发现,对认识生物的协同进化和病害治理有非常重要的价值。

王源超说:“即便是肉眼看不见的病原菌在侵入宿主过程中,也上演着极其复杂和精确的‘攻击、防御,再攻击、再防御’的‘军备竞赛’,对这个过程的深入了解是发展安全高效病害控制策略的基础。”

据了解,疫霉菌引起的作物疫病曾被称为“植物瘟疫”,是农作物生产中危害非常严重的一类病害,19世纪中期曾引起欧洲的马铃薯晚疫病大流行,导致150万人饿死,几百万人逃亡美洲和澳洲,这场“爱尔兰大饥荒”被称为人类历史的转折点。目前已经发现的疫病菌有160多种,能侵染数千种植物,是全球粮食、食品和生态安全的重要威胁。

在我国,由疫霉菌引起的农作物病害每年导致的经济损失高达上百亿元。但由于这类病害具有发病快、变异快、流行快等特点,生产上的防控一直比较困难。南京农业大学的这一研究成果从全新的视角认识了这类病害危害严重的分子机理,为实现作物疫病的可持续控制指明了新的方向。

该论文以马振川为第一作者、王源超为通讯作者。南京农业大学教授郑小波和董莎萌、美国俄勒冈州立大学教授Brett Tyler等参与了研究。

王源超向《中国科学报》记者介绍,十几年前,他们发现作物疫病在田间危害非常严重,马铃薯、大豆等作物品种很容易丧失抗病性,而病原菌又很容易产生对农药的抗性。因此他们团队意识到,要开发出疫病的有效控制方法,必须深入了解病菌是如何造成危害的。在2006年启动的农业部作物疫病行业科研专项的支持下,他们开展了这项研究,其间也得到了国家自然科学基金委多年持续支持。

据了解,南京农业大学作物疫病研究团队已有30多年的发展历史,目前形成了一支包括4名国家杰青和优青,共计9名青年教师和70多名研究生的优秀科研团队。王源超表示,团队协作也是该研究能够比较顺利进行下去的另一个重要条件。

近年该团队承担了包括国家公益性行业专项、国家产业技术体系和国家自然基金等科研项目50余项,在包括《科学》《自然-遗传学》《植物细胞》等杂志上发表高水平研究论文120多篇,在作物疫病的成灾机理和病害防控技术等方面形成了一支有重要国际影响的创新团队。

《中国科学报》记者了解到,该研究成果对于开发生物农药、改良植物的抗病性都有很好的利用价值。该团队的一个小组正在尝试做下一步的开发利用,包括申请相关国内及国外专利。

 
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2017/1/17 23:04:42 guoyuan12
求文章链接,怎么找不到呢?
2017/1/17 19:15:14 hjtvwjb
在当下,对这样的成果,这样的宣传,首先要做的事就是置疑:不会是造假吧!
目前已有2条评论
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