中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)鍵基因，助力高粱提升抵御寄生植物能力

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)與多家單位合作，在“作物抗寄生植物研究”方面取得重大突破，首次從高粱中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)腳金內(nèi)酯（SL）外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（命名為SbSLT1和SbSLT2）。研究發(fā)現(xiàn)，“敲除”這兩個(gè)基因后，高粱對(duì)獨(dú)腳金（一種寄生植物）的抗性顯著提高。這一發(fā)現(xiàn)為培育抗獨(dú)腳金寄生的高粱品種提供重要的理論依據(jù)和基因資源，有望為寄生植物危害較為嚴(yán)重的地區(qū)（如部分亞洲和非洲國(guó)家）糧食安全做出重要貢獻(xiàn)。

獨(dú)腳金屬主要寄生高粱、玉米、谷子等單子葉作物，嚴(yán)重制約非洲、亞洲和部分熱帶地區(qū)糧食生產(chǎn)，在我國(guó)廣東、廣西、貴州、云南和海南地區(qū)亦有分布。獨(dú)腳金的寄生過(guò)程極為隱蔽且難以防治。其種子在土壤中可以休眠超過(guò)20年，一旦感知到寄主植物釋放的獨(dú)腳金內(nèi)酯，便會(huì)迅速萌發(fā)并侵入寄主植物的根部，建立寄生關(guān)系。傳統(tǒng)的防治方法如化學(xué)藥劑、輪作和土壤改良等效果有限，且成本高昂。因此，培育抗獨(dú)腳金寄生的作物品種成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。

科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)解析缺磷條件下獨(dú)腳金易萌發(fā)寄生的生理過(guò)程，發(fā)現(xiàn)缺磷促進(jìn)高粱SLs外排的現(xiàn)象，首次鑒定出高粱中兩個(gè)關(guān)鍵的SL外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SbSLT1和SbSLT2，在高粱與獨(dú)腳金的種子萌發(fā)和生長(zhǎng)中起著重要作用。研究團(tuán)隊(duì)在獨(dú)腳金高發(fā)地區(qū)進(jìn)行了田間小區(qū)試驗(yàn)，結(jié)果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種對(duì)獨(dú)腳金的抗性顯著增強(qiáng)，寄生率降低了67%-94%，同時(shí)高粱的產(chǎn)量損失減少了49%-52%。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用機(jī)制。敲除SbSLT1和SbSLT2這兩個(gè)基因后，SLs的外排受到抑制，導(dǎo)致獨(dú)腳金無(wú)法正常萌發(fā)和寄生高粱，從而顯著提高了高粱的抗寄生能力。進(jìn)一步通過(guò)AI模擬預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)在所有重要作物轉(zhuǎn)運(yùn)通道同源蛋白中都存在，玉米ZmSLT1和ZmSLT2的SL外排功能已被證實(shí)，證明SL轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制可能存在保守性（即在其他作物中存在對(duì)應(yīng)的基因），并為重要作物抗寄生提供了具有廣泛應(yīng)用前景的解決方案。

研究團(tuán)隊(duì)表示，該發(fā)現(xiàn)和功能解析為作物抗獨(dú)腳金寄生育種提供了新的思路和工具，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)基因在其他重要作物中的作用并推動(dòng)抗獨(dú)腳金寄生作物的產(chǎn)業(yè)化。

科研人員在高粱中鑒定出兩種獨(dú)腳金內(nèi)酯（SL）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。敲除SbSLT1/2基因會(huì)降低根系分泌物中的SL含量，從而減少獨(dú)腳金（Striga）的萌發(fā)，并可能緩解受感染區(qū)域的產(chǎn)量損失。在封面插圖中，左側(cè)顯示了野生型（WT）高粱釋放SL，觸發(fā)獨(dú)腳金的萌發(fā)和感染，導(dǎo)致產(chǎn)量下降?！癝triga”在拉丁語(yǔ)中意為“女巫”，插圖中的幽靈象征其對(duì)作物的危害。右側(cè)展示了SbSLT1/2基因敲除的高粱表現(xiàn)出強(qiáng)大的獨(dú)腳金抗性。

作者：農(nóng)民日?qǐng)?bào)·中國(guó)農(nóng)網(wǎng)記者 姚媛