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利用抗病基因改造農(nóng)作物抗病性是防治病害最為綠色經(jīng)濟(jì)高效的方式。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陳宇航和周儉民合作團(tuán)隊(duì)，對(duì)十字花科作物最大的病害——根腫病，進(jìn)行了深入研究，克隆出廣譜抗根腫病基因，闡明了其作用機(jī)制，并以我國(guó)西漢著名將領(lǐng)衛(wèi)青（WeiTsing）的名字為該基因命名。
相關(guān)研究成果發(fā)表在北京時(shí)間2023年6月8日出版的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。有評(píng)論認(rèn)為，這項(xiàng)研究不僅在油菜等十字花科作物育種中有良好應(yīng)用前景，更為重要的是在植物中首次發(fā)現(xiàn)了鈣離子釋放通道及其介導(dǎo)的免疫機(jī)制，是我國(guó)科學(xué)家繼發(fā)現(xiàn)植物抗病小體后在該領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)理論創(chuàng)新。
周儉民介紹，自20世紀(jì)20年代我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)根腫病以來，該病發(fā)生面積不斷增加，近年來呈快速蔓延的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年根腫病在我國(guó)的發(fā)病面積達(dá)4800萬~6000萬畝，而且根腫菌在土壤中可存活二十年，耕地一旦被污染，將不再適合種植十字花科作物。
“植物也有自己的免疫機(jī)制。”周儉民研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在這一方向上深耕。他介紹：“但已知的根腫病抗病基因數(shù)目少、機(jī)制研究薄弱，且田間已經(jīng)出現(xiàn)了新的毒性菌株，導(dǎo)致現(xiàn)有抗根腫病基因抗性喪失。因此，挖掘高效廣譜抗根腫病基因是抗根腫病育種面臨的巨大挑戰(zhàn)。”
在這項(xiàng)研究中，陳宇航和周儉民團(tuán)隊(duì)綜合利用遺傳學(xué)、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)及生理學(xué)等方法，分離鑒定到了高抗根腫病基因WTS并闡明了其分子機(jī)制。“WTS編碼一個(gè)從未報(bào)道過的蛋白，導(dǎo)入油菜后不僅表現(xiàn)出良好的抗性，生長(zhǎng)發(fā)育也完全正常；攜帶WTS的油菜對(duì)多個(gè)根腫菌表現(xiàn)為高抗，包括在現(xiàn)有抗性品種上表現(xiàn)出高致病力的菌株，表明WTS是一個(gè)廣譜抗性基因。因此WTS在油菜抗根腫病分子育種中有很好的應(yīng)用價(jià)值。”陳宇航說，“進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)根腫菌侵染時(shí)，WTS在中柱鞘細(xì)胞中特異表達(dá)并自我裝配為定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的新型鈣離子通道，通過介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣離子釋放激活下游免疫反應(yīng)，從而保護(hù)根部維管束系統(tǒng)免受病菌的侵害。”
這也是首次在植物中發(fā)現(xiàn)鈣離子釋放通道。陳宇航介紹，該成果表明植物不僅可以通過傳統(tǒng)的抗病小體激活鈣信號(hào)，還能組裝成全新的離子通道來激活鈣信號(hào)和免疫反應(yīng)，而WTS復(fù)合物就是鈣離子釋放通道。陳宇航說：“此外，WTS在根部特異細(xì)胞層的誘導(dǎo)和作用方式，對(duì)其他土傳病害抗性機(jī)制的研究有重要借鑒意義。”（記者齊芳）
(責(zé)編：李依環(huán)、孫競(jìng))關(guān)鍵詞：
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