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棉花抗黃萎病研究取得重大進(jìn)展

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  棉花抗黃萎病研究取得重大進(jìn)展

大麗輪枝菌是一種具有毀滅性的植物病原真菌,寄主非常廣泛,能夠侵染多達(dá)400多種植物,其中包括很多具有重要經(jīng)濟(jì)價值的農(nóng)作物,全世界范圍內(nèi)由大麗輪枝菌引起的黃萎病損失每年超過數(shù)十億美元。大麗輪枝菌引起的棉花黃萎病是世界棉花種植區(qū)危害最為嚴(yán)重的真菌病害,不僅顯著降低棉花產(chǎn)量而且大大降低纖維質(zhì)量,一般發(fā)生會減產(chǎn)10%~30%,嚴(yán)重棉田減產(chǎn)可達(dá)80%以上,甚至絕收。

1935年由美國引進(jìn)斯字棉時將大麗輪枝菌帶入我國,隨后迅速傳播。目前,我國棉花種植區(qū)一半左右面積都受黃萎病害影響,成為棉花生產(chǎn)中最嚴(yán)重的病害,經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)15~20億元,損失巨大。

大麗輪枝菌屬于土傳病菌,在土壤中形成微菌核抵抗不良環(huán)境存活達(dá)10年以上,至今生產(chǎn)上沒有任何有效殺菌劑,因此,培育抗病棉花品種被認(rèn)為是防治黃萎病的重要手段,但因缺乏有效抗源,目前為止尚未成功培育高抗品種。因此,黃萎病一直被認(rèn)為是棉花的“癌癥”。

天麻是一種傳統(tǒng)中藥材,在我國已有1000多年的藥用歷史。研究發(fā)現(xiàn),在天麻塊莖的表皮和皮層薄壁細(xì)胞中存在一種小分子量的天麻抗真菌蛋白是這一防御體系的基礎(chǔ)。離體抗真菌活性實驗表明,gafps具有非常廣譜的抑菌活性,對很多植物病原真菌具有很強的抑制作用,預(yù)示著其在植物抗真菌病基因工程中具有很大應(yīng)用前景。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所副研究員王義琴通過用蛋白提純、測序和cdna文庫篩選等方法從天麻中克隆到一個天麻抗真菌蛋白基因,命名為gafp,并證明gafp對包括黃萎病在內(nèi)的多種真菌具有較好抗性,進(jìn)一步篩選天麻基因組文庫發(fā)現(xiàn),天麻中存在著4個gafp基因。

通過對4個成員的活性比較研究發(fā)現(xiàn),一個新的成員gafp4在體內(nèi)和體外都具有最強的抑菌活性,且?guī)в邪g質(zhì)定位的信號肽可以明顯增強抗性。通過和中國農(nóng)科院棉花所研究員李付廣課題組、中國農(nóng)科院植保所簡桂良課題組和山西農(nóng)科院棉花所研究員焦改麗課題組長達(dá)10余年的合作,將gafp4轉(zhuǎn)入2個陸地棉栽培品種,并在山西運城、河南安陽和河北廊坊三地黃萎病病圃中進(jìn)行連續(xù)三年黃萎病鑒定試驗表明,gafp4對不同生理型黃萎病菌株都具有非常明顯的抗性,是一個有效的高抗棉花黃萎病蛋白。尤為重要的是,gafp4轉(zhuǎn)基因棉花在纖維產(chǎn)量上也有20.7%~51.7%的增加,因此,這項研究成果為通過植物基因工程手段攻克棉花的“不治之癥”提供了可能。

標(biāo)簽:棉花   真菌   具有

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