作者:陈学伟等 来源:《细胞》 发布时间:2017/7/6 15:18:16
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陈学伟团队防治水稻稻瘟病研究取得新发现

 

 
陈学伟教授与论文第一作者李伟滔副研究员和硕士研究生朱紫薇
 
6月29日,世界顶级期刊Cell主刊在线发表四川农业大学陈学伟教授带领的水稻重大病害抗性机制与应用团队题为“A natural allele of a tranion factor in rice confers broad-spectrum blast resistance”研究论文,该研究通过大数据分析与遗传、生化、病理等实验方法和技术手段相结合,挖掘了对稻瘟病的新型广谱高抗的水稻遗传资源,阐明了新型广谱持久抗病的分子机理。
 
水稻是世界约一半人口的口粮。稻瘟病是水稻重大病害之一,严重影响水稻的产量和品质。稻瘟病非病源菌小种特异抗性具有抗谱广和抗病持久的特点,在水稻抗病育种应用中发挥着极其重要的作用。
 
本研究利用广谱高抗水稻地谷与基因组已经测序的66份非广谱抗病水稻进行GWAS(全基因组关联)分析,并应用高抗水稻地谷与高感材料丽江新团黑谷为亲本构建的重组自交系(抗病性经多年田间自然诱发和苗期接种鉴定)进行共相关分析,发现了编码C2H2类转录因子的基因Bsr-d1的启动子自然变异后对稻瘟病具有广谱持久的抗病性。该等位变异在提高抗病性的同时,对产量性状和稻米品质没有明显影响,因而具有十分重要的应用价值。分析发现全球收集的3000份水稻中有分布于26个国家的313份水稻资源含有该变异位点,表明该位点在育种应用中已获得一定程度的选择,同时也表明该位点还有更大的应用空间。
 
进一步分析发现在地谷中,基因Bsr-d1的启动子区域因一个关键碱基变异,导致上游MYB转录因子对Bsr-d1的启动子结合增强,从而抑制Bsr-d1响应稻瘟病菌诱导的表达,并导致BSR-D1直接调控的H2O2降解酶基因表达下调,使H2O2降解减弱,细胞内H2O2富集,提高了水稻的免疫反应和抗病性。由于先前在水稻等植物中尚未报道过C2H2转录因子和MYB转录因子如何协调减弱H2O2的降解来提高广谱抗病性。这一新型广谱抗病机制的发现极大地丰富了水稻免疫反应和抗病分子理论基础。
 
本研究挖掘了对稻瘟病的新型广谱高抗的水稻遗传资源,阐明了新型广谱持久抗病的分子机理。为水稻稻瘟病广谱抗病育种提供了重大理论和应用基础,也为小麦、玉米等粮食作物相关新型抗病机理的研究和应用提供了重要借鉴。
 
 
参与该项目的研究人员
 
本研究由四川农业大学陈学伟带领的水稻重大病害抗性机制与应用团队主导,在“国家自然科学基金”、“教育部新世纪优秀人才计划”、“国家重点研发计划--七大农作物育种”、“国家转基因生物新品种培育重大专项”、“四川省百人计划”、“四川农业大学学科建设双支计划”、“四川农业大学杰出青年培育计划”和“四川农业大学引进人才启动经费”等的资助下,联合加州大学戴维斯分校、中国科学院遗传与发育生物学研究所等国内外科研机构合作完成。陈学伟团队中的李伟滔副研究员、硕士研究生朱紫薇、加州大学戴维斯分校Mawsheng Chern博士、陈学伟团队中的尹俊杰博士、硕士研究生杨超和冉莉为本论文的共同第一作者,陈学伟研究员为通讯作者。(来源:四川农业大学水稻研究所)
 
 
 
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