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我国科学家首次揭示大丽轮枝菌引起棉花落叶性状的分子机制

发布于:2019-01-11 09:15   作者:王壹   来源:中国农业新闻网

三十年磨一剑 三代科研人攻克国际难题

我国科学家首次揭示大丽轮枝菌引起棉花落叶性状的分子机制

“国际同行研究50余年、发表一百多篇论文没有解决的问题,我们如今给解决了!”中国农业科学院农产品加工研究所所长、博士生导师、有害生物防控研究团队首席科学家戴小枫研究员在日前的记者会上宣布。戴小枫团队解决的问题是:发现黄萎病病原─大丽轮枝菌在与枯萎病菌长期混生过程中通过“掠取”(基因水平转移)基因片段,参与引起植物落叶化合物─N-酰基乙醇胺的合成和转运,并导致植物落叶的过程。这一发现首次阐明了大丽轮枝菌引起寄主植物落叶性状的分子机制,为进一步明确大丽轮枝菌侵染致害病理和发展相应的生物防控技术提供了理论基础。

据悉,这一重大发现是该团队继2017年报道的广谱寄生性病原大丽轮枝菌通过水平转移获得专化性侵染寄主的能力后又一次在国际植物学权威期刊《New Phytologist》上发表相关成果。

戴小枫研究员介绍,大丽轮枝菌是引起多种作物黄萎病的病原。该病原作为与马铃薯晚疫病并列的世界头号检疫对象,是典型的通过土壤传播的病害,可侵染8科600多种寄主植物,包括棉花、马铃薯、蔬菜(莴苣、番茄、茄子、辣椒等)、瓜果(甜瓜、西瓜、草莓等)、林木(黄栌、枫树等)等。对于我国来说,黄萎病是棉花生产的头号病害,被称为棉花的“癌症”,造成年均产量损失20%以上,直接经济损失数百亿元;尤其是上世纪80年代发现的落叶型大丽轮枝菌菌系,能够引起棉花叶片快速脱落、光杆,造成棉花绝产;该菌系的快速流行直接导致了上世纪90年代至本世纪初黄萎病的大面积爆发,给棉花生产造成重创。

“多年前,我们跟在国外团队后面跑,如今,我们也比肩欧美了!”论文的第一作者张丹丹博士激动地说。纵观两百年来黄萎病的研究历程,科学家一直致力于回答大丽轮枝菌维束管定殖、休眠结构微菌核形成、无性繁殖、寄主广谱与专化、落叶与非落叶等六大主要生物学问题。以美国科学家为首的团队已经基本解决了前两个问题,荷兰科学家主导解决了第三个问题,剩下的两个问题一直未有突破。针对这两个问题,30多年来,中国农业科学院三代科研人员一直致力于分析大丽轮枝菌侵染寄主植物专化性及引起植物落叶性状的遗传机制,围绕菌株收集、落叶性状表型鉴定、分子检测方法、群体遗传结构等开展了一系列研究,苦心人终不负,戴小枫研究员带领团队解决了这两大问题,标志着中国在黄萎病为害机理研究方面正式比肩国际一流。

戴小枫研究员进一步告诉记者,2018年11月启动了“大丽轮枝菌基因组学研究”计划,这一国际大科学计划以中国农业科学院农产品加工所为牵头单位,由国内外14家单位共同发起,旨在整合全球大丽轮枝菌菌种资源,完成150株来源不同国家不同寄主的大丽轮枝菌全基因组解析及2000株左右的重测序变异组学分析,有望从全基因组学、代谢组学与合成生物学角度,较为系统地阐明全球黄萎病病原起源、群体结构及遗传演化等困扰国际学术界长达百年的重要科学问题。这也标志着我们的研究成果被世界学术界所认可,成为这一领域的领跑者。

近年来,根据习近平总书记对广大农业科研工作者提出“面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场”的要求,中国农业科学院瞄准前沿科技问题,投入大量的人力物力财力攻坚克难,以创新工程助推国际一流,并取得了上述成果等一系列国际前沿的科研成果。

责任编辑:武思佳