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治疗小麦“癌症”!西农大发现全球首个小麦条锈病感病基因

滚动新闻 华商网-华商报 作者:任婷 2022-07-16 18:16:44

  近日,国际顶级期刊Cell(《细胞》)在线刊发西北农林科技大学植物免疫团队历经18年的研究成果——发现了小麦中协助条锈菌感染的“真凶”——感病基因,并通过敲除感病基因,使得小麦不易遭受条锈菌的侵染,开辟了抗病小麦育种的新思路和新途径。

  条锈病会导致10%-30%产量损失

  小麦条锈病是小麦头号重大生物灾害,在全世界小麦种植区均有发生,我国一直是发病最重的区域,一般年份会导致10%-30%产量的损失,严重时甚至绝产,所以条锈病被农业农村部列为一类农作物病害。

  导致小麦中协助条锈菌感染的“真凶”,不是别的,其实就是藏在小麦中的一个基因。为了解开这段基因的内幕,作为植物免疫团队的成员王晓杰带着研究生冲了一关又一关。

  18年,216个月,6570天。在王晓杰和博士后王宁、博士生樊昕以及同事汤春蕾的接力奋进中,最终找到了小麦感染条锈菌的真凶——挖掘出了世界首个被病菌毒性蛋白利用的小麦感病基因,揭示出条锈菌如何操纵小麦感病基因,帮助病菌侵染致病的分子机制,并利用基因编辑技术精准敲除感病基因,实现了小麦对条锈病的广谱抗性,成为真正可用于作物抗病改良的感病基因。

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通过基因编辑 创制新的抗病材料

  “小麦条锈菌为活体营养寄生的真菌,也就是说它必须依赖活体小麦才能生存,而我们的研究,就是去破坏这种毒性的效应因子去寻找感病基因,破坏他们之间的互作,达到抗病的目的。”西北农林科技大学教授,论文共同通讯作者王晓杰表示。

  “我们明确了这样一个基因,它的作用方式,它的作用机理,在这个基础之上,实际上我们通过基因编辑,从而创制了新的广谱抗病材料,这样一个材料,对我们随后的生物育种,应该说是提供了一个好的途径,好的策略。”中国工程院院士、西北农林科技大学教授、论文共同通讯作者康振生介绍说。

  作为王晓杰的导师,康振生院士也一直关注着实验进展,“康老师经常告诉我研究要围绕生产需求,成果要服务于国家农业生产。他就像一位军师,一直在背后为我们出谋划策,不断的宽慰我、启发我。我有问题会随时给康老师打电话,和他说说我就踏实了。”当王晓杰遇到困境,就会和自己的导师康振生院士“询医问药”。

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不忘初心 确保国家粮食安全

  然而就是这样日复一日,年复一年,植物免疫学团队在数以千计、数以万计的实验过程中,一次次失败、一次次进步,最终才在小麦条锈病研究上取得重大成果。

  谈到今天成绩的取得,王晓杰说,要始终怀有初心——科学研究必须服务国家重大需求,再在这个过程中提炼科学问题进行基础研究,要能真正为人民群众生命健康作出实际贡献,科研还需要传承和发扬,在康振生院士的带领下,他们将继续和条锈病作斗争,确保国家粮食安全。

  小麦感病基因的发现及机理研究兼具理论性突破和生产应用价值,是实现种源自主可控,提升种业原始自主创新能力的跨越性突破。这项伟大的工作不仅是国际上病菌与植物互作研究领域的重大突破,也是基于理论发现服务农业生产的重要创新,是践行“问题导向,服务国家重大需求”的重要体现,为我国现代生物育种开辟了新思路和新途径。

  目前,该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、国家外专局111项目、国家小麦产业技术体系和陕西省科技创新团队等项目支持。

  华商报记者 任婷 实习记者 白仲夏


来源:华商网-华商报

编辑:方正

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