稻瘟病由真菌引起，廣泛侵染水稻、小麥等禾本科作物，于2012年被列為十大真菌病害之首，我國乃至全球所有水稻產(chǎn)區都受這個(gè)病害危害，有的田塊顆粒無(wú)收，因此我國水稻新品種審定從2008年開(kāi)始實(shí)行稻瘟病抗性的“一票否決”制。控制這個(gè)病害最經(jīng)濟有效的方法是發(fā)掘新的抗病資源并選育廣譜抗病新品種。截至目前，已有25個(gè)抗稻瘟病基因被克隆和功能鑒定，但絕大部分抗譜窄，在實(shí)際的水稻抗病育種實(shí)踐上的應用價(jià)值不大。另一方面，如果把這些抗病基因整合到一個(gè)品種提高抗病性往往會(huì )影響產(chǎn)量和品質(zhì)-即抗病性代價(jià)問(wèn)題。
為解決這個(gè)長(cháng)期困擾植物病理和育種界的瓶頸問(wèn)題，何祖華團隊與育種家合作，從2002開(kāi)始，廣泛篩選抗瘟種質(zhì)，從起源于我國農家品種的育種材料中鑒定了一個(gè)廣譜抗瘟性新位點(diǎn)Pigm。隨后研究人員又用了10年時(shí)間，系統解析了這個(gè)新位點(diǎn)的功能機制。研究發(fā)現，這個(gè)新位點(diǎn)Pigm中有2個(gè)發(fā)揮功能的蛋白PigmR和PigmS。PigmR可以對所有檢測的稻瘟病菌小種都具有廣譜抗病性，但同時(shí)會(huì )使水稻種子變小，產(chǎn)量降低。而PigmS不產(chǎn)生抗病性，反而會(huì )抑制PigmR的抗病功能，但可以提高水稻結實(shí)率（產(chǎn)量）。
何祖華研究員表示，有意思的是通過(guò)長(cháng)期進(jìn)化和人工選擇，這個(gè)PigmS基因表達本身受表觀(guān)遺傳調控：其本身的啟動(dòng)子可以產(chǎn)生特異的小分子RNA，沉默自己的表達，導致PigmS在葉片、莖稈等病原菌侵染的組織部位表達量很低，因此不會(huì )對PigmR的抗病功能產(chǎn)生太大的影響。正是由于PigmS低水平的表達，不僅為病原菌提供了一個(gè)“避難所”，還使病原菌的進(jìn)化選擇壓力變小，減緩了病原菌對PigmR的致病性進(jìn)化，因此使新位點(diǎn)Pigm具有持久的抗病性。由于PigmR和PigmS緊密連鎖在染色體的一個(gè)小區段內，不能分開(kāi)，因此選育的品種既有廣譜抗病性又不影響最終的產(chǎn)量。
據悉，這個(gè)新基因位點(diǎn)Pigm自發(fā)掘以來(lái)，已經(jīng)被國內30多家種子公司和育種單位應用于水稻抗病分子育種，已經(jīng)有新品種參加區試和品種審定。
相關(guān)國內外權威專(zhuān)家表示，這項研究成果不僅在理論上擴展了植物免疫與抗病性機制的認識，也為作物抗病育種提供了有效的新工具。
據悉，該項研究得到了中科院先導項目、國家轉基因新品種培育重大專(zhuān)項、國家自然科學(xué)基金委等資助。
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