作者:王方 来源: 中国科学报 发布时间:2019-3-26 5:9:47
选择字号:
高产稳产怎么产

 

■本报记者 王方

抗病过程是一个耗能的过程,高抗作物往往在产量相关性状上表现不好;而高产作物的品种也常常面临感病的问题。抗病与高产常常是一对矛盾,只有将两者平衡好才能培育出高产高抗的作物新品种,保障粮食高产与稳产。

这是作物育种的一个挑战。在高产基因中寻找抗病基因资源正是一个新思路。

日前,《自然—植物》在线发表了南京农业大学杨东雷课题组的研究论文。该研究发现miR156-IPA1是生长与抗病交叉对话的重要调控因子,阐明IPA1抗病的分子机制,并据此建立了一种培育高抗高产水稻新品种的育种方法。

miRNA156是植物中保守的一类microRNA,其靶基因SPL家族编码含有SBP-box结构域的转录因子。中国科学院院士李家洋首先发现水稻理想株型基因IPA1(Ideal Plant Architecture1, IPA1/OsSPL14)作为水稻miRNA156的靶基因,参与调控水稻多个生长发育过程。

杨东雷向《中国科学报》介绍,“适度上调IPA1可以减少水稻的无效分蘖,同时增加穗分支,增强秸秆强度,最终增加单位面积产量。因此,含有ipa1-1D与ipa1-2D两个功能获得性等位基因的水稻品种得到了大面积推广种植。”

在此项研究中,杨东雷实验室发现IPA1可以参与调控水稻对白叶枯病的抗性,并利用病原菌特异诱导的启动子表达IPA1培育出高产高抗水稻新品系。

研究人员发现miR156与IPA1等靶基因的表达水平在白叶枯病菌侵染时发生改变。通过下调miR156和过表达miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7,大幅增强水稻对白叶枯病的抗性。但这些水稻材料分蘖极度减少、穗子变小、育性降低,最终造成水稻产量大幅下降。

进一步研究发现,IPA1和OsSPL7与赤霉素抑制因子SLR1互作,延缓了赤霉素诱导的 SLR1降解。另一方面,在IPA1过表达水稻中,赤霉素失活的酶EUI1上调表达,进而降低赤霉素含量。

以上两个方面的原因导致SLR1的累积,最终使IPA1过表达水稻的赤霉素敏感性下降。遗传学分析发现提高赤霉素活性可以部分恢复IPA1过表达水稻的感病性与发育表型。

多次检测高产的ipa1-1D与ipa1-2D的抗白叶枯病能力,发现它们与野生型具有相同的感病性。为了获得高抗与高产的水稻,研究人员利用白叶枯病菌TALE类效应因子诱导表达的OsHEN1的启动子启动IPA1,获得转基因水稻 OsHEN1::IPA1(HIP)。

在没有病原菌侵染时,类似ipa1-1D与ipa1-2D这些转基因植株微量上调IPA1的表达量,所以表现为少蘖、大穗、茎粗等表型,最终提高产量。当有白叶枯病侵染时,IPA1 被强烈诱导表达,增强抗病性。更重要的是在白叶枯病侵染时,HIP 转基因水稻也表现为高产。

“因此,该研究发现 miR156-IPA1 是生长与抗病交叉对话的重要调控因子,阐明IPA1 抗病的分子机制,并据此建立了一种培育高抗高产水稻新品种的育种方法。”杨东雷说。

杨东雷实验室长期从事抗病与产量性状互作的研究,曾阐明霉素与茉莉酸交叉对话调控生长与抗病间平衡的分子机制,首次发现赤霉素抑制水稻抗病性。该研究得到国家重点研发项目、江苏省自然科学基金、转基因专项等项目的资助。

相关论文信息:DOI:/10.1038/s41477-019-0383-2

《中国科学报》 (2019-03-26 第5版 农业科技)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 
相关新闻 相关论文

图片新闻
“零饥饿”目标面临“隐性”挑战 治病救人的大科学装置,中国有了
全球首架大集成航空物探遥感调查机亮相 机构改革后,如何保护“保护地”
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文