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水稻团队在“抗病-发育”调控机制方面取得新进展

核心提示: 2月5日,Proc Natl Acad Sci USA 期刊在线发表了我校水稻团队的研究论文,该研究揭示了水稻在生长、发育、产量与抗病之间妥协平衡的一个基因基础。

澳门新葡亰平台游戏讯(通讯员 柯应根)2月5日,Proc Natl Acad Sci USA 期刊在线发表了题为“The versatile functions of OsALDH2B1 provide a genic basis for growth-defense tradeoffs in rice”的研究论文。我校水稻团队在该研究中揭示了水稻在生长、发育、产量与抗病之间妥协平衡的一个基因基础。

生长、发育、繁殖和防御反应是所有生物体的基本生命过程。虽然防御对于生物体的生存是必不可少的,但通常情况下,增强防御是以其他的生理过程为代价。在植物中,增强防御往往伴随着生长迟缓、育性降低和植株矮小等不利的“综合征”,这种现象通常被称为生长和防御间的拮抗。这种现象的存在给作物遗传改良带来了极大的困难。

近年来,虽然在理解与防御、生长和繁殖相关的基因、途径和调控网络方面取得了巨大进展,但对这些过程在发展中是如何协调的,或者是否有一个基因可以调节这些过程的了解还很少。

在本研究中,水稻团队抗病课题组发现了一个乙醛脱氢酶基因OsALDH2B1,该基因是水稻生长和防御间的主要调节因子。OsALDH2B1的功能缺失突变体极大地增强了对病原菌的广谱抗性,包括真菌病原菌稻瘟菌、细菌性病原菌白叶枯病菌和细菌性条斑菌,但造成了雄性不育、植株变小、籽粒大小和数量下降等严重的表型缺陷。研究发现OsALDH2B1具有多重功能:一是OsALDH2B1作为线粒体乙醛脱氢酶调控水稻花粉育性;二是OsALDH2B1作为转录因子具有抑制和激活活性调节多种生物过程,包括油菜素内酯(brassinolide, BR)、G蛋白、茉莉酸(jasmonic acid, JA)和水杨酸(salicylic acid, SA)信号通路。

OsALDH2B1功能的解析为从基因水平上解析植物生长-防御的关系提供了一个例子。这些信号通路之间内在关系的解析,不仅极大地加深了我们对生长和防御之间关系的理解,也启示我们通过调节这些信号通路中的成分来实现高产和抗病之间的平衡,从而对作物品种实现遗传改良。

我校生命科学技术学院柯应根博士为论文第一作者。该研究得到国家重点研发计划项目(2016YFD0100903)和国家自然科学基金(31821005 和 31501618)等项目的资助。

审核人:肖景华

论文链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/02/04/1918994117.abstract?etoc

责任编辑:徐行
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