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我国培育出既高产又抗病性的水稻新品系

2019-04-03 10:43:45 来源: 中国青年报 作者:

    记者近日从南京农业大学获悉,该校杨东雷实验室利用高产基因IPA1提高了水稻对白叶枯病的抗性,培育出既高产又具高抗病性的水稻新品系。相关研究成果近日发表在国际知名学术期刊《自然·植物》上。

  

    “植物抵抗病菌是一个消耗能量的过程,所以有强抗病力的作物往往产量不高,而高产的品种又容易染病。”杨东雷教授说,抗病与高产通常是一对矛盾,就像鱼与熊掌不可兼得,同时达到高产和高抗一直是作物育种的一大挑战。为解决这个问题,科研团队尝试在高产基因中寻找抗病基因。

  

    2010年,中国科学院院士李家洋在国际上首先发现水稻理想株型基因IPA1,作为水稻miRNA156的靶基因,IPA1能够参与调控水稻多个生长发育过程,适度上调IPA1的基因表达可以减少水稻的无效分蘖,增加穗的分支,增强秸秆强度,从而提高单位面积的产量。

  

    杨东雷团队的研究人员发现,当白叶枯病菌侵染水稻时,miRNA156与IPA1等靶基因的表达水平会发生改变。如果下调miRNA156或者增加IPA1的表达,水稻对白叶枯病的抗性虽然会得到大幅增强,但这些水稻分蘖大量减少,穗子变小,育性降低,产量会大幅下降。为了获得高抗与高产兼具的水稻品种,研究人员给水稻安装了一种“报警器”,一旦有白叶枯病菌入侵,IPA1就会增加表达,经过测试,研究团队将最终培育出的水稻命名为HIP。

  

    后续研究显示,当没有病原菌侵染时,HIP水稻植株的IPA1表达量会微量上调,表现出少蘖、大穗、茎粗等性状,产量得到了提高;当白叶枯病菌侵染时,IPA1就会大量表达,为植株补充“抗体”,增强植株的抗病性。“更重要的是,我们发现,在白叶枯病侵染时,HIP水稻仍然能够保持高产。”杨东雷说,该研究发现了miRNA156与IPA1这一对控制水稻生长与抗病的因子,阐明了IPA1抗病的分子机制,研究团队也据此培育出高抗高产的水稻新品系。


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