新发现,谷物抗病基因序列已完成
Tony 2022-09-01 260
谷物基因序列的识别,有助于加快育种过程并培育出新的抗病方式。


谷物基因序列的识别,有助于加快育种过程并培育出新的抗病方式。


编译:Tony

近日,澳大利亚一名博士生学生发现并完成绘制大麦抗叶锈病的重要基因序列,这一发现可能对防治锈病产生重大影响。通常情况下,锈病可以蔓延到数千公里,受其影响全球粮食产量每年至少减少10%。在澳大利亚,小麦和大麦的锈病每年给农民造成3.5亿美元的产量损失和杀菌剂损失。

悉尼大学博士生Hoan Dinh表示,研究抗性基因是一种保护农作物收成和减少化学农药使用的环保方法。找到基因赋予抗性背后的机制有助于加快育种过程并创造持久的抗性,该项研究已经发表在《自然通讯》杂志上。


1 植物和病原体的共同进化

50多年来,研究人员已经意识到这种被称为Rph3的基因。该基因以前在澳大利亚用于保护大麦作物免受叶锈病的侵害,但在2009年开发出一种新的叶锈病病原体菌株后被克服。

尽管如此,了解该基因以及它曾经如何保护大麦有助于在未来更好地控制这种疾病。

植物及其病原体通常会随着时间共同进化,这类似于细菌对抗生素产生抗药性的方式,这就像一场军备竞赛。在这种情况下,即使锈菌击败了抗性基因,但还是要了解该基因是如何工作的,看看它是否可以与其它基因一起使用,或者即使它的序列可以改变以再次发挥作用。

Hoan Dinh进行了三年多的研究工作,从大麦基因组中分离出该基因,大麦基因组的大小与人类基因组大致相同。他发现Rph3基因是植物中普遍存在的一类新的抗性基因,这使得这项研究朝着一个新的方向发展,这将促进抗锈病的发展。

Rph3基因能诱导N. benthamiana细胞的死亡

图源:Nature Communications

悉尼大学植物育种研究所的锈病研究专家表示,迄今为止,全球已鉴定出大麦中28个抗锈病基因。到目前为止,仅分离出四个,其中三个是由植物育种研究所,Rph3是第三个。


2 基因组学技术的研究

长期以来,在小麦和大麦等作物品种中使用的抗性基因一直被认为是预防锈病爆发的最具成本效益和环境友好的方法。作物基因组学越来越多地在其他农业食品参与者中用于新兴应用,例如培育高蛋白鹰嘴豆、提高香蕉的抗氧化性能等。

2022年5月,德隆大学的研究人员对燕麦的整个基因组进行了测序。使用的新技术能够将整个基因育种时间缩短至少五年,并且精度会大幅提高,同时还能控制燕麦的特性范围从种子的化学成分(包括质量参数)到农业特性,如更高的产量、对干旱、盐和各种病原体的耐受性。

文章来源:Nature Communications


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