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科学家运用野生物种抗病基因为种植人员带来希望

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中国网5月11日讯 据德国媒体5月9日报道,科学家尝试运用野生物种的抗病基因寻找对抗有害真菌的方法。研究卓有成效,为种植人员带来希望。

许多农作物在培育过程中丧失了抗病基因,因此抗病能力大不如野生物种,由此而造成的收成损失可高达几十亿欧元。这样的状况在孟加拉国得以体现,因为目前一种有害真菌正在孟加拉国蔓延。这种真菌长期以来存在于南美洲,遍及巴西、巴拉圭和玻利维亚。

在孟加拉国,由于有害真菌的蔓延,已经有超过1.5万公顷的麦田被焚烧。杀菌剂对此真菌并无效。这种真菌与稻瘟病菌有关,它会入侵进麦穗中或是停留在水稻的叶片上。

更快地找到抗病基因

在亚洲,人们害怕这种真菌会蔓延至整个大陆,给农业带来难以估量的后果。鉴于目前的状况以及与此相类似的情况,科学家们急切想要找到来自野生物种的抗病基因,最好还无需使用费时的传统培植方法,这样就能更快更有效地将这些基因转移到农作物中。

具有免疫力的受体在植物细胞中生产出极为有效的抗病基因,不让有害真菌有机可乘。然而,找到这种基因并非易事,因为植物有着许多染色体组,其中包含许多的重复基因,很多时候单一基因的改变并不起作用。

3篇最新发表在《自然生物-技术》杂志上的文章介绍了更快地找到抗病基因的方法。其中两篇介绍了操作过程,另一篇则证明了不同的方法的适用性。

显然,植物的免疫抑制信号通路具有兼容性,受体可以在不同种类植物的细胞中来回移动。这意味着快速制造出更多的抗病基因的可能性首次出现。对科学家而言,重要的是真正地保护农作物。更多抗病基因的出现可以让农作物的免疫力增强。

农药使用量将减少

在医学方面人们运用的也是相似的策略。针对病原体,运用的不同类药物越多,病原体突破障碍的难度就越大。来自英国约翰英纳斯中心(John Innes Centre)的Brande Wulff和他的同事在《自然生物-技术》的文章中写道:“挑战在于,找到多种抗病基因并将它们植入到植物中,将易受感染的农作物培育成为具有持续抗病性的品种。”这样的话,全球农药使用量将大大减少。Wulff和他的同事已经成功在最短时间记录内分离出来两种新的对抗植物黑锈病的基因。

这种新科技的窍门是什么?研究者运用的是包含三个步骤的基因筛查程序。第一步是使有抗病能力的野生小麦发生突变,让它繁殖的后代的中一部分不再抗黑锈病。在第二、三步中,将有抗病性和无抗病性的野生小麦的基因组排序并作比较。这样一来,工作就变得直观。窍门是:只对那些最有可能包含现有的抗病基因的后代进行显微镜下的观察。而重头戏在于,对尽可能多的变种进行基因组排序和比较,这样更容易让带抗病基因的变种显现出来,同时可以排除许多带无关基因的变种。基本上,要观察12.4万个基因才能找到一个目标基因。

对抗马铃薯腐烂病的基因

来自英国塞恩斯伯里实验室(Sainsbury Laboratory)的Jonathan Jones和他的同事们用类似的方法找到了新的对抗马铃薯腐烂病的基因。然而这一抗病基因并非是从具有抗病性的野生物种中分离出来的,而是来自于一种同源茄科植物。这一基因被转移到不具抗病性的马铃薯、阿拉伯芥还有烟草的植株中。

同样在塞恩斯伯里实验室工作的Cintia Kawashima则和她的同事展示了一种新的对抗亚洲大豆锈病的基因。科学家在山野豌豆中找到了这种基因,该基因将被植入到易受感染的大豆品种中,未来这些品种将具备抵抗大豆锈病的能力。科学家希望能够更快地找到更多的有用基因。接下来他们必须明确,如何为重要农作物构建一个真正的抗病防御体系。(黎楸萍)

(原标题:科学家运用野生物种抗病基因为种植人员带来希望)

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