記者1日從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校農(nóng)學(xué)院楊東雷教授實(shí)驗(yàn)室利用高產(chǎn)基因IPA1提高了水稻對(duì)白葉枯病的抗性，培育出既高產(chǎn)又具高抗病性的水稻新品系。研究成果日前刊登在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·植物》上。

農(nóng)作物的抗病過(guò)程是一個(gè)耗能過(guò)程，因此高抗的作物往往產(chǎn)量不高;而高產(chǎn)的品種也常常面臨感病問(wèn)題。“抗病與高產(chǎn)常常是一對(duì)矛盾，恰似魚與熊掌不可兼得，同時(shí)達(dá)到高產(chǎn)高抗一直是作物育種的一大挑戰(zhàn)。在高產(chǎn)基因中尋找抗病基因資源是一個(gè)新穎的思路。”楊東雷介紹，為解決這個(gè)問(wèn)題，科研團(tuán)隊(duì)一直嘗試在高產(chǎn)基因中尋找抗病基因。

2010年，中國(guó)科學(xué)院院士李家洋在國(guó)際上首先發(fā)現(xiàn)水稻理想株型基因IPA1，作為水稻miRNA156的靶基因，IPA1能夠參與調(diào)控水稻多個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，適度上調(diào)IPA1的基因表達(dá)可以減少水稻的無(wú)效分蘗，增加穗的分支，增強(qiáng)秸稈強(qiáng)度，從而提高單位面積的產(chǎn)量。

在此項(xiàng)研究中，楊東雷教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)白葉枯病菌侵染作物時(shí)，miR156與IPA1等靶基因的表達(dá)水平會(huì)發(fā)生改變。因此，團(tuán)隊(duì)通過(guò)下調(diào)miR156的兩個(gè)靶基因IPA1和OsSPL7，大幅增強(qiáng)了水稻對(duì)白葉枯病的抗性。但這些水稻仍然會(huì)出現(xiàn)分蘗減少、穗子變小、育性降低等現(xiàn)象，并最終造成水稻產(chǎn)量大幅下降。

為了獲得高抗與高產(chǎn)兼具的水稻品種，研究人員給水稻安裝了一種“報(bào)警器”，一旦有白葉枯病菌入侵，IPA1就會(huì)增加表達(dá)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，研究團(tuán)隊(duì)將最終培育出的水稻命名為HIP。

后續(xù)研究顯示，當(dāng)沒(méi)有病原菌侵染時(shí)，HIP水稻植株的IPA1表達(dá)量會(huì)微量上調(diào)，表現(xiàn)出少蘗、大穗、莖粗等性狀，產(chǎn)量得到了提高;當(dāng)白葉枯病菌侵染時(shí)，IPA1就會(huì)大量表達(dá)，為植株補(bǔ)充“抗體”，增強(qiáng)植株的抗病性。

“更重要的是，我們發(fā)現(xiàn)，在白葉枯病侵染時(shí)，HIP水稻仍然能夠保持高產(chǎn)。”楊東雷說(shuō)，該研究發(fā)現(xiàn)了miRNA156與IPA1這一對(duì)控制水稻生長(zhǎng)與抗病的因子，闡明了IPA1抗病的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)也據(jù)此培育出高抗高產(chǎn)的水稻新品系。(記者鄭晉鳴)

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