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中科院微生物所有望攻克植物黄萎病

2016-09-27 15:19 中国科学报 中国科学报 阅读 0
核心摘要: 中科院微生物所郭惠珊团队在《自然—植物》发表成果,利用RNAi技术培育抗黄萎病棉花新品系,抗病性提高22.25%。研究首次揭示植物小RNA跨界沉默真菌致病基因的新机制,为绿色农业提供新策略。

中国科学院微生物研究所郭惠珊研究员团队在植物黄萎病防治领域取得重大突破。2017年9月26日,国际权威期刊《自然—植物》发表了该团队的最新研究成果,揭示了利用RNA干扰(RNAi)技术创建抗黄萎病棉花新品系的分子机制,为有效狙击棉花“癌症”——黄萎病提供了新策略。

黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的一种土传病害,严重威胁棉花产量和品质。我国棉花年产量占全球约30%,但黄萎病发病面积广泛,尤其在新疆棉区,发病面积超过50%。传统化学防治和轮作效果有限,而抗病品种的培育因缺乏抗病种质资源而进展缓慢。

郭惠珊团队自2008年起系统研究黄萎病致病机理。他们首次在全球揭示了大丽轮枝菌的侵染结构:该真菌以微菌核形式在土壤中潜伏,接触植物组织后形成“钉子”状结构,击穿细胞壁进入根维管组织,进而扩散导致植株萎蔫。在此基础上,团队利用RNAi技术,设计针对真菌关键致病基因的双链RNA,在棉花体内表达后沉默靶基因,从而抑制病菌扩展。经鉴定,转基因棉花新品系的抗病性较对照提高22.25%,相关成果于2017年6月发表在《分子植物》上。

进一步研究发现,抗病棉花会积累一类植物内源小RNA(miRNAs),这些miRNAs能够跨界转运到大丽轮枝菌细胞中,降解其致病基因的mRNA,实现抗病效果。这是首次证明植物-真菌跨界小RNA诱导病原靶基因沉默的抗病新途径,为宿主-病原互作研究开辟了新领域。该研究为发展绿色农业、减少化学农药使用提供了重要理论支持。

郭惠珊表示,目前的工作仅是“从0到1”的突破,未来团队将建立高效的RNAi靶标库,筛选更多抗病品系,最终实现田间应用,帮助棉农摆脱黄萎病困扰。

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