研究小組希望消除水稻中的危險(xiǎn)植物病害

大米是世界上最貧窮和營(yíng)養(yǎng)最弱的人們的第一大主食。世界上每天有超過(guò)一半的人口吃米飯。在撒哈拉以南非洲地區(qū)，稻米是增長(zhǎng)最快的食物來(lái)源，提供的卡路里比其他任何作物都多。對(duì)糧食安全的一項(xiàng)危險(xiǎn)威脅是稻米黃單胞菌(Xanthomonas oryzae pv)引起的稻瘟病。稻(Xoo)。僅在印度，每年由細(xì)菌性疫病造成的損失估計(jì)為36億美元。Xoo可能破壞小農(nóng)的整個(gè)年度收成，使他們的糧食供應(yīng)，收入和土地所有權(quán)受到威脅。

健康農(nóng)作物旨在為這些農(nóng)民提供有效的工具，以抗擊細(xì)菌性疫病，從而從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度消除這一流行病。該聯(lián)盟由三大洲的六個(gè)研究機(jī)構(gòu)組成。

那么，團(tuán)隊(duì)如何控制細(xì)菌?密蘇里大學(xué)的楊冰博士解釋說(shuō)：“我們通過(guò)防止有害的Xoo細(xì)菌劫持植物的食物資源來(lái)限制其分裂的能力，” 為了理解這一點(diǎn)，他們利用了Xoo細(xì)菌如何獲取宿主營(yíng)養(yǎng)的知識(shí)。一旦致病變種感染了水稻，它分泌的蛋白質(zhì)，即所謂的TAL效應(yīng)，入粳米細(xì)胞。TAL效應(yīng)子打開(kāi)宿主的SWEET基因，然后從水稻細(xì)胞輸出糖并將其提供給存在于細(xì)胞壁空間中的細(xì)菌。這樣細(xì)菌就會(huì)有足夠的資源繁殖。

越南沙巴的水稻梯田：水稻是世界上最重要的糧食作物，對(duì)亞洲和非洲的營(yíng)養(yǎng)尤其重要。在這些國(guó)家，大米通常由小農(nóng)種植。如果它們的田地被細(xì)菌性疫病感染，它們的生存將受到威脅。圖片來(lái)源：HHU /莎拉·施密特(Sarah M. Schmidt)

一些水稻品種對(duì)某些特定類型的Xoo細(xì)菌具有抗性。研究小組先前確定這些變種包含SWEET啟動(dòng)子的變體，這些變體不允許細(xì)菌TAL效應(yīng)子結(jié)合。從本質(zhì)上講，植物改變了鎖，因此細(xì)菌無(wú)法激活SWEET轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白并操縱糖的轉(zhuǎn)運(yùn)以實(shí)現(xiàn)自身利益。

反過(guò)來(lái)，細(xì)菌也可以適應(yīng)：不同的Xoo菌株具有不同的密鑰。一方面，Xoo菌株在開(kāi)發(fā)新鑰匙，另一方面在抗??性水稻品種上改變了鎖，之間存在一場(chǎng)競(jìng)賽。該聯(lián)盟在SWEET啟動(dòng)子中確定了六個(gè)攻擊點(diǎn)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Wolf B. Frommer說(shuō)：“有了這里的知識(shí)和開(kāi)發(fā)的工具，我們開(kāi)發(fā)新抗藥性的速度至少可以和細(xì)菌可以開(kāi)發(fā)新關(guān)鍵的速度一樣快。”

在《自然生物技術(shù)》雜志的兩個(gè)背對(duì)背出版物中，“ 健康作物”展示了從世界各地收集的兩個(gè)流行水稻品種的一系列變種，它們對(duì)大量引起細(xì)菌性枯萎病的Xoo菌株具有抗性。它還描述了Sweetr-Resistance試劑盒，該試劑盒能夠快速表征新細(xì)菌菌株，從而設(shè)計(jì)出一種長(zhǎng)期且針對(duì)性強(qiáng)的新抗藥性部署策略，從而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看也可以戰(zhàn)勝該疾病。亞洲和撒哈拉以南非洲地區(qū)的研究人員。

IRD小組負(fù)責(zé)人Boris Szurek博士說(shuō)：“我們使用最先進(jìn)的工具，在病原體與水稻的競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先一步。”

IRRI小組負(fù)責(zé)人Ricardo Oliva博士說(shuō)：“現(xiàn)在是從事抗病水稻育種的激動(dòng)人心的時(shí)刻。我們的研究結(jié)果為根除嚴(yán)重影響依賴小農(nóng)戶生活的疾病鋪平了道路。賴以生存的稻米?，F(xiàn)在，領(lǐng)先敵人一步，甚至有可能超越敵人。”