抗病性與高產量兼?zhèn)?,是農業(yè)育種的一大難題。中國科學院研究團隊日前成功破解了小麥既抗白粉病又確保生長和產量正常的基因奧秘,并使主栽小麥品種快速獲得廣譜抗白粉病的優(yōu)異性狀。
這一成果10日在國際學術期刊《自然》發(fā)表。該成果是如何取得的?背后的科學機理是什么?基因組編輯育種彰顯出怎樣的優(yōu)勢?新華社記者采訪了研究團隊成員。
尋找“魚與熊掌兼得”的“金鑰匙”
小麥白粉病是由真菌引起的一種世界范圍內危害小麥生產的重要病害,重病田減產可達40%以上。培育抗白粉病的小麥品種,對于維護世界糧食安全具有重要意義。
然而,受限于自然法則,農作物抗病性與高產量往往難以兼得。
“這反映了病原菌的狡猾?!敝锌圃哼z傳發(fā)育所研究員高彩霞介紹,病原菌的成功侵染需要利用植物感病基因,感病基因的突變通常能夠賦予植物廣譜持久的抗病性,但往往也會給植物生長發(fā)育帶來多種負面效應,這一特性極大限制了感病基因在植物抗病育種中的應用。
早在2014年,中科院研究團隊就利用基因組編輯技術定向突變小麥的感病基因MLO,獲得了對白粉病具有廣譜持久抗性的材料,但該小麥mlo突變體表現出白粉病抗性的同時,也出現了早衰、植株變矮、產量下降等負面表型。
此后,研究團隊一直不斷探索如何在抗白粉病育種中進一步利用MLO基因,從而實現“魚與熊掌兼得”。
終于,他們在大量的基因組編輯小麥突變體中篩選獲得了一個新型mlo突變體Tamlo-R32,該突變體表現出對白粉菌完全的抗性,同時生長發(fā)育和產量正常?!斑@成為破解MLO基因利用難題的‘金鑰匙’?!备卟氏颊f。
揭開關鍵突變體的“神秘面紗”
找到了“金鑰匙”,接下來就要揭開Tamlo-R32的“神秘面紗”,闡明其分子機制。
然而,這并非易事。
“普通小麥基因組十分龐大,是人類基因組的5倍,水稻基因組的40倍。其序列重復性相當高,基因組結構極為復雜,這為解析Tamlo-R32突變體的分子機制帶來了極大挑戰(zhàn)。”高彩霞說。
經過8年的通力合作,研究人員最終解析了小麥Tamlo-R32突變體表型形成的分子機制。
研究人員發(fā)現,在Tamlo-R32突變體基因組的TaMLO-B1位點附近,存在約304Kb的大片段刪除,染色體三維結構的改變導致上游基因TaTMT3的表達水平上升,進而克服了感病基因MLO突變引起的負面表型,最終實現了抗病和產量的雙贏。
研究進一步發(fā)現,在模式植物擬南芥中過表達TMT3也能克服其mlo突變體的負面表型?!耙虼?,該研究證明了疊加的遺傳改變可以克服感病基因突變帶來的生長缺陷,為培育抗病高產作物品種開辟了一條新的路徑?!备卟氏颊f。
基因組編輯育種優(yōu)勢彰顯
為了將研究成果應用于抗病育種,研究人員利用傳統(tǒng)育種方法將Tamlo-R32突變體與我國小麥主栽品種進行雜交,并通過幾代回交將抗病優(yōu)良性狀引入主栽品種中。
與此同時,研究人員利用CRISPR多重基因組編輯技術,直接在小麥主栽品種中創(chuàng)制相應的基因突變,僅2至3個月就成功在多個小麥主栽品種中獲得了具有廣譜白粉病抗性,且生長和產量均不受影響的小麥種質。
“相比于傳統(tǒng)育種方法,基因組編輯育種極大縮短了育種進程?!备卟氏冀榻B,基因組編輯育種能夠進行精準定向操作,從而規(guī)避了傳統(tǒng)育種方法盲目性和隨機性的缺點,大大節(jié)省了時間和工作量。
“伴隨著全球氣候變化、耕作制度改變以及種植品種單一化等多種因素的疊加,植物病害更加頻繁地發(fā)生,選育和推廣抗病新品種是防治病害經濟、有效和環(huán)境友好的策略。”高彩霞說。
“這項研究是小麥抗白粉病育種的重要進展,也為培育抗病高產作物品種提供了新的思路和技術路線,同時也充分展現出基因組編輯在現代農業(yè)生產中巨大的應用前景。”中國工程院院士康振生說。
關鍵詞: 研究人員
凡注有"環(huán)球傳媒網"或電頭為"環(huán)球傳媒網"的稿件,均為環(huán)球傳媒網獨家版權所有,未經許可不得轉載或鏡像;授權轉載必須注明來源為"環(huán)球傳媒網",并保留"環(huán)球傳媒網"的電頭。
- 深圳美萊醫(yī)療美容醫(yī)院被認可 是可信賴美容2022-06-14
- 深圳美萊醫(yī)療美容徐占峰隆胸有多專業(yè)?2022-06-14
- win11相機被禁用怎么回事 win11相機被禁用2022-06-14
- 任務管理器快捷鍵 任務管理器快捷鍵怎么按2022-06-14
- 查看本機賬戶情況 查看本機賬戶情況的代碼2022-06-14
- win7旗艦版系統(tǒng)能裝win10嗎 win7旗艦版有2022-06-14
- wps最后一頁空白頁 wps最后一頁空白頁怎么2022-06-14
- 夢見熟人懷孕大著肚子腿上穿破襪子 夢見襪2022-06-14
- 夢見自己穿襪子 夢見別人送給自己襪子是什2022-06-14
- 談婚論嫁的人夢見找襪子 夢見襪子破了腳趾2022-06-14
- 女人夢見在偷襪子 夢見襪子丟失是什么意思2022-06-14
- 夢見襪子破了個洞是什么意思 夢見好多襪子2022-06-14
- 夢到紅色裙子 夢見裙子臟了是什么意思2022-06-14
- 夢到自己在洗澡 夢見清水洗澡又作愛是什么2022-06-14
- 打算出門的人夢見穿破鞋子 孕婦夢見破鞋子2022-06-14
- 已婚男女夢見床單 夢見床單上有臟東西是2022-06-14
- 夢見自己戴上眼鏡 夢見眼鏡兩條腿都斷了是2022-06-14
- 長春航天婦科醫(yī)院口碑專家揭秘檢查輸卵管堵2022-06-14
- 消息!擺在店里的招財貓有舉左右手兩種形態(tài)2022-06-14
- 熱議:支付寶螞蟻莊園小雞問答:萬里長江最2022-06-14
- 今日熱訊: 古代的圣旨都是黃色的嗎 2022-06-14
- 每日看點!豬肉什么時候能降價?今天豬肉價格2022-06-14
- 百事通!車險買什么好?車險一般買哪幾種險2022-06-14
- 每日熱門:你在終點等我 王菲(你在終點等2022-06-14
- WOKE PARK城市青年節(jié)——熱愛中蓄力,妙趣2022-06-14
- 消息!南風賓館(發(fā)布96個高溫預警生效)2022-06-14
- 最新消息:歐美經典電影推薦 25部國外經典2022-06-14
- 即時看!青春痘怎么樣才能治療好?如何護理2022-06-14
- 精選!發(fā)豆芽的過程(如何生豆芽的步驟與方2022-06-14
- 今日看點:電廠宣傳稿件(電廠安全宣傳稿多2022-06-14
資訊
- 銀華中證港股通醫(yī)藥衛(wèi)生綜合ETF基金06月13日下跌3.82%
- 廣發(fā)恒生科技ETF(QDII)凈值下跌4.48% 場內價格溢價率為0.65%
- “化石獵人”發(fā)現歐洲最大掠食性恐龍 長度超過10米!
- 《花木蘭》口碑撲街兩年之后的新作 《夢華錄》表現如何?
- 搶車廠的靈魂?CarPlay已經不僅僅是一個APP
- 觀影總人次156.4萬 六一檔電影總票房破5000萬
- “多編劇時代”來了 對劇本而言是好事嗎?
- 《花兒與少年》時隔五年回歸 第四季節(jié)目官宣定檔
- 經紀人員不得發(fā)布或者雇傭營銷號發(fā)布引發(fā)粉絲互撕
- 拿回商標權?魚丁糸回應:一無所悉已請律師詢問