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我國成功培育高產高抗水稻新品系

發布時間:2019-04-03 15:23 來源:光明日報

  記者1日從南京農業大學獲悉,該校農學院楊東雷教授實驗室利用高產基因IPA1提高了水稻對白葉枯病的抗性,培育出既高產又具高抗病性的水稻新品系。研究成果日前刊登在國際知名學術期刊《自然·植物》上。
  農作物的抗病過程是一個耗能過程,因此高抗的作物往往產量不高;而高產的品種也常常面臨感病問題。“抗病與高產常常是一對矛盾,恰似魚與熊掌不可兼得,同時達到高產高抗一直是作物育種的一大挑戰。在高產基因中尋找抗病基因資源是一個新穎的思路。”楊東雷介紹,為解決這個問題,科研團隊一直嘗試在高產基因中尋找抗病基因。
  2010年,中國科學院院士李家洋在國際上首先發現水稻理想株型基因IPA1,作為水稻miRNA156的靶基因,IPA1能夠參與調控水稻多個生長發育過程,適度上調IPA1的基因表達可以減少水稻的無效分蘗,增加穗的分支,增強秸稈強度,從而提高單位面積的產量。
  在此項研究中,楊東雷教授團隊發現,當白葉枯病菌侵染作物時,miR156與IPA1等靶基因的表達水平會發生改變。因此,團隊通過下調miR156的兩個靶基因IPA1和OsSPL7,大幅增強了水稻對白葉枯病的抗性。但這些水稻仍然會出現分蘗減少、穗子變小、育性降低等現象,并最終造成水稻產量大幅下降。
  為了獲得高抗與高產兼具的水稻品種,研究人員給水稻安裝了一種“報警器”,一旦有白葉枯病菌入侵,IPA1就會增加表達,經過測試,研究團隊將最終培育出的水稻命名為HIP。
  后續研究顯示,當沒有病原菌侵染時,HIP水稻植株的IPA1表達量會微量上調,表現出少蘗、大穗、莖粗等性狀,產量得到了提高;當白葉枯病菌侵染時,IPA1就會大量表達,為植株補充“抗體”,增強植株的抗病性。
  “更重要的是,我們發現,在白葉枯病侵染時,HIP水稻仍然能夠保持高產。”楊東雷說,該研究發現了miRNA156與IPA1這一對控制水稻生長與抗病的因子,闡明了IPA1抗病的分子機制,研究團隊也據此培育出高抗高產的水稻新品系。

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