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成都商报:四川科学家“画出”水稻杀手DNA  

2013-02-01 09:59:54|  分类: 转载 |  标签: |举报 |字号 订阅

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四川科学家画出水稻杀手DNA

为水稻癌症找到基因良药,亩产有望提高

201321     成都商报电子版

 

每年七八月间,成都平原上的水稻就会遭遇怪现象:叶子变得枯黄,茎秆开始腐烂。有经验的农夫看一眼就晓得,这是水稻得了纹枯病。千万别小瞧了它,它可是在水稻界有癌症之名的杀手,每年发作时能让亩产减少一半,但人们就是对它束手无策。

本周,一篇名为《水稻纹枯病菌的进化和病原机制》的论文给擒获这名杀手带来曙光。四川农业大学水稻研究所在全世界率先对纹枯病的主要致病菌进行了全基因组测序,并组装出其框架图,发现了该病原菌致病的决定性因子。这样一来,农业科学家或能研究出高抗纹枯病的水稻品种,实现让亩产提高50%的愿望。

 

产量减半

 “水稻癌症杀伤力强

当川农水稻研究所完成国际上首例水稻纹枯病病原菌基因组测序并组装完框架图后,距离该研究启动已经过去了四年多。川农水稻研究所所长李平告诉成都商报记者,高温高湿环境是滋生纹枯病的温床。每当夏季降下一场暴雨后,毒辣的太阳烘烤大地,茂盛的水稻叶相互遮盖造成潮湿不透光的环境时,这种病就蠢蠢欲动了。从叶鞘开始,带有纹路的枯黄色逐渐向叶尖蔓延,最终让整片叶子失去光合作用的能力,结出的稻谷变得干瘪轻飘。

据统计,纹枯病能造成世界上50%的水稻减产。早在上世纪40年代,日本就发现了立枯丝核病原菌是导致纹枯病的主要病菌,但如何根治这个水稻癌症,农业界却一直没有良药。目前,化学药剂依旧是农民对抗纹枯病的主要手段。但药剂残留物往往会固执地停留在庄稼、水源和土壤里。另一种对付办法是把水稻种得稀疏一些,但这种办法会影响产量。

大约在六年前,川农水稻研究所植物保护实验室主任郑爱萍曾试图用有益微生物来治疗纹枯病。这种微生物从土壤中分解而来,但成本太高,农民负担不起。

 

自制软件

拼接DNA片段找出致病因子

2008年,为立枯丝核病原菌做全基因组测序、构建全基因组框架图的想法终于在李平与郑爱萍的头脑中萌发,他们决心从源头查找纹枯病的病因,以便对症下药。

在美国,那里的农业科学家也在做同样的研究。这次,四川农业大学水稻研究所能率先发布研究成果,核心就在于一款真菌基因组注释软件,该软件由水稻研究所自行研制,获得了国家软件著作权,它是攻克组装基因组框架图难点的尖兵。通过这个软件,他们实现纹枯病病原菌DNA片段的正确拼接,最终连接成了37兆的全基因组框架图。

李平和郑爱萍发现,纹枯病的病原菌中具有独特的水解酶和吲哚类生物碱次生代谢产物合成酶,前者能破坏水稻的组织细胞,降低它的免疫力,病菌就能趁虚而入,而后者则是一种毒素,能直接让水稻生病。

 这些就是纹枯病的根源。李平表示,找到病患的根结后,研究人员就能培育抗水解酶、抗毒素等水稻品种,再将这些品种杂交,积累对抗纹枯病的基因,最终获得高抗纹枯病的水稻。李平认为,治愈纹枯病,水稻的亩产至少有50%的提高空间。

 成都商报记者 江浪莎:http://e.chengdu.cn/html/2013-02/01/content_377455.htm

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