南京农大培育出高产高抗水稻新品系 给水稻装上白叶枯病“报警器”

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植物抗病过程是另5个 耗能的过程,高抗的作物往往在产量性状上表现不好;而高产的品种也常常面临感病疑问。抗病与高产常常是一对矛盾,同時 达到高产高抗经常 是作物育种的一大挑战。记者4月1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。相关研究成果近日以“Inducible overexpression of Ideal Plant Architecture1improves both yield and disease resistance inrice.”为题,发表在国际知名学术期刊《Nature Plants》上。

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,同時 达到高产和高抗经常 是作物育种的一大挑战。为防止你你例如于于 疑问,科研团队尝试在高产基因中寻找抗病基因。

miRNA156是植物中保守的一类microRNA,其靶基因SPL家族编码富含SBP-box底部形态域的转录因子。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可不可不都可以参与调控水稻多个生长发育过程,适度上调IPA1的基因表达可不可不都可以减少水稻的无效分蘖,增加穗的分支,增强秸秆带宽,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占据 改变。肯能下调下调miR156和过表达miR156的另5个 靶基因IPA1和OsSPL7的表达,水稻对白叶枯病的抗性其实会得到大幅增强,但有有哪些水稻分蘖小量减少,穗子变小,育性降低,产量会大幅下降。

进一步研究发现,IPA1和OsSPL7与赤霉素信号抑制因子SLR1互作,延缓了赤霉素诱导的SLR1降解。此人 面,在IPA1过表达水稻中,赤霉素失活的酶EUI1上调表达,进而降低了赤霉素含量。以上另5个 方面的是是因为是是因为SLR1的每种,最终使IPA1过表达水稻的赤霉素敏感性下降。遗传学分析发现提高赤霉素活性可不可不都可以每种恢复IPA1过表达水稻的感病性与发育表型。

HIP 转基因水稻具有高产潜力

多次检测高产的ipa1-1D与ipa1-2D的抗白叶枯病能力,发现它们与野生型具有相同的感病性。为了获得高抗与高产的水稻,杨东雷团队利用白叶枯病菌TALE类效应因子诱导表达的OsHEN1的启动子启动IPA1,获得了OsHEN1::IPA1(HIP)。在没办法 病原菌侵染时,例如于ipa1-1D与ipa1-2D,有有哪些水稻植株微量上调了IPA1的表达,很多很多很多很多表现出为少蘖,大穗,茎粗等优异性状,最终提高了产量。当有白叶枯病侵染时,IPA1被强烈诱导表达,增强了抗病性。更重要的是在白叶枯病侵染时,HIP水稻也表现为高产。怎么让,该研究发现miR156-IPA1是生长与抗病交叉对话的重要调控因子,阐明了IPA1抗病的分子机制,并据此建立了四种 培育高抗高产水稻新品种的育种最好的办法。

简单来说,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四种 “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,当没办法 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就会小量表达,为植株补充“抗体”,增强植株的抗病性。

“更重要的是,亲们儿发现,在白叶枯病侵染时,HIP水稻仍然可不可不都可以保持高产。”杨东雷说,该研究发现了miRNA156与IPA1你你例如于于 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。

该研究得到了国家重点研发计划“主要农作物抗病虫抗逆性状形成的分子基础”、江苏省杰出青年基金“激素互作调控水稻抗病-产量性状平衡的机制”、转基因专项“抗病转基因水稻新品种的培育”等项目的资助。