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    我国科学家发现水稻广谱抗稻瘟病的新机制

    日期 2017-07-28   来源:生命科学部   作者:谭新球 罗晶 杜生明  【 】   【打印】   【关闭

    图. C2H2类转录因子Bsr-d1调控水稻广谱抗性的模式

      在国家自然科学基金项目(项目编号:31171622,31571994,31501627)等资助下,四川农业大学陈学伟研究团队发现水稻广谱抗稻瘟病的新机制,相关研究成果以“A Natural Allele of a Transcription Factor in Rice Confers Broad-Spectrum Blast Resistance”(一个转录因子的天然变异赋予水稻对稻瘟病的广谱抗性)为题,于2017年6月29日在线发表在Cell上。论文链接:http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30649-9。该研究围绕水稻对稻瘟病天然免疫机制这一科学问题,发现了对稻瘟病具有广谱抗性的水稻天然变异位点,提出了其调控水稻对稻瘟病的广谱抗性模式。

      稻瘟病是水稻重大病害之一,严重影响水稻的产量和品质。目前分离出的稻瘟病抗性基因主要编码NBS-LRR类蛋白,多属小种特异性抗性,基因类型单一,抗性难以持久。相比之下,非小种特异抗性具有抗谱广、抗性持久等特点,在水稻抗病育种中可发挥重要的作用。

      陈学伟教授团队以具有广谱高抗特性的水稻地谷为研究材料,利用GWAS(全基因组关联分析)和抗病性共相关分析,发现抗病性与编码C2H2类(锌指蛋白类)转录因子的基因Bsr-d1(广谱抗性地谷1)的启动子一个关键碱基变异存在共分离特性。同时发现,该碱基变异导致转录因子MYBS1(具有MYB结构域结合特征的转录因子)对Bsr-d1的启动子结合增强,从而抑制Bsr-d1响应稻瘟病菌诱导的表达,导致Bsr-d1所直接调控的H2O2(过氧化氢)降解酶基因表达下调,使H2O2降解减弱,细胞内H2O2富集,最终提高水稻的免疫反应和抗病性。该自然变异在提高水稻抗病性的同时,对产量性状和稻米品质并没有明显影响;分析发现全球26个国家的313份水稻资源含有该变异位点,表明该位点在育种应用中已获得一定程度的选择。这一研究结果不仅揭示了C2H2类型转录因子和MYB类型转录因子如何协调减弱H2O2的降解来提高水稻广谱抗病性的分子机制,而且为水稻稻瘟病广谱抗病育种提供了基础,也为其他粮食作物相关新型抗病机理的研究提供了重要借鉴。




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