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我國(guó)學(xué)者拿到治愈 小麥“癌癥”的關(guān)鍵鑰匙

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  小麥赤霉病,由鐮刀真菌感染引起,不僅導(dǎo)致小麥減產(chǎn),還極其難防難治,被稱為小麥“癌癥”。近日,國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表的一項(xiàng)科研成果顯示,來(lái)自中國(guó)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)首次從小麥近緣植物長(zhǎng)穗偃麥草中克隆出抗赤霉病基因Fhb7,并揭示了其抗病分子機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)為解決小麥赤霉病這一世界性難題找到了關(guān)鍵“鑰匙”。

  小麥赤霉病是全球小麥生產(chǎn)中面臨的重大病害,也是威脅世界糧食生產(chǎn)和食品安全的重大難題。該病可導(dǎo)致小麥減產(chǎn)10%—20%,嚴(yán)重時(shí)達(dá)80%—90%,重病田可致絕收。感染赤霉病的小麥籽粒干癟,淀粉與蛋白質(zhì)含量降低,出粉率降低,濕面筋含量減少。更為重要的是,其產(chǎn)生的嘔吐毒素嚴(yán)重污染食品和飼料,被世界衛(wèi)生組織定為天然存在的最危險(xiǎn)的食品污染物,可引起人畜中毒。嘔吐毒素同時(shí)可在人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)逐漸積累,引發(fā)免疫功能下降等慢性毒副作用。

小麥赤霉病

  據(jù)中國(guó)工程院院士、長(zhǎng)期致力于小麥赤霉病研究的作物遺傳育種學(xué)家程順和介紹,防治小麥赤霉病,培育與利用抗病品種是首要選擇。但是,受制于理論認(rèn)知和技術(shù)水平,半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),關(guān)于赤霉病的研究全球鮮有突破性進(jìn)展,特別是小麥種質(zhì)資源中可用的主效抗赤霉病基因非常稀少。

  該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授孔令讓向科技日?qǐng)?bào)記者介紹,經(jīng)過(guò)20年持續(xù)研究,他們發(fā)現(xiàn)小麥近緣植物——長(zhǎng)穗偃麥草的7E染色體長(zhǎng)臂末端攜帶抗赤霉病主效基因,并在國(guó)際上統(tǒng)一命名為Fhb7。歷經(jīng)抗病基因初定位、精細(xì)定位、圖位克隆、抗病分子機(jī)制解析等長(zhǎng)期探索,團(tuán)隊(duì)最終成功將該基因轉(zhuǎn)移至小麥品種,并明確了其在小麥抗病育種中的穩(wěn)定抗性和應(yīng)用價(jià)值。

  研究同時(shí)表明,F(xiàn)hb7基因?qū)芏噻牭毒鷮俨≡哂袕V譜抗性,攜帶該基因的小麥品系在抗赤霉病的同時(shí),對(duì)小麥另一重大病害——莖基腐病也表現(xiàn)出了明顯抗性。

  那么,F(xiàn)hb7基因究竟是如何“抗擊”小麥赤霉病的?研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系列分子實(shí)驗(yàn)和高分辨質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn),F(xiàn)hb7基因編碼一種谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶,可以打開(kāi)嘔吐毒素的環(huán)氧基團(tuán),并催化其形成谷胱甘肽加合物,從而產(chǎn)生解毒效應(yīng)。

小麥赤霉病

  記者了解到,目前,攜帶Fhb7基因的多個(gè)小麥新品系已經(jīng)進(jìn)入國(guó)家、安徽省、山東省預(yù)備試驗(yàn)和區(qū)域試驗(yàn),并被納入我國(guó)小麥良種聯(lián)合攻關(guān)計(jì)劃,為從源頭上解決小麥赤霉病問(wèn)題提供了解決方案。“這一特性有望在糧食深加工和飼料工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。”美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院首席科學(xué)家鄧興旺告訴記者。

  Fhb7基因的發(fā)現(xiàn)和抗病機(jī)制解析對(duì)水稻、玉米等作物育種同樣具有重要意義。中國(guó)工程院院士、“雜交水稻之父”袁隆平表示,F(xiàn)hb7基因是禾谷類作物種質(zhì)改良和創(chuàng)新的難得基因,其在育種領(lǐng)域的推廣應(yīng)用,將有力提升我國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新水平,為產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、確保國(guó)家糧食安全提供重要保障。

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