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晚疫病抗病基因的田间效果：左边为不含抗病基因马铃薯品种，右边为含有抗病基因马铃薯品种。 南京农业大学供图

被马铃薯晚疫病侵染，数日之内农田就会变成一派“焦土”

19世纪中世，马铃薯晚疫病在欧洲大流行，并导致爱尔兰上百万东说念主饿死，史称“爱尔兰大饥馑”，这响应出农作物安全分娩对东说念主类社会的深化影响。

100多年来，科学家合手续附近地与飞速变异的马铃薯晚疫病病菌作接触。

4月14日，好意思国《国度科学院院刊》在线发表了南京农业大学作物疫病团队领衔完成的最新效果。他们破解了马铃薯一个广谱抗病基因的识别分子机制，为今后开展晚疫病绿色防控提供了新想路。

当然界中尚存少许爱戴的广谱抗晚疫病基因

马铃薯晚疫病是宇宙界限内最严重的植物病害之一，每年形成近百亿好意思元的经济耗费。论文通信作家、南京农业大学教师董莎萌面目，马铃薯晚疫病早期症状不昭着，几天后就参预中晚期，“大田庐就像被火烧过一遍，叶子皆是焦黑的。由于无法进行光相助用，马铃薯茎叶很快就枯死了”。

“马铃薯晚疫病是一种烧毁性作物病害，当今其防治主要依赖喷施大皆化学农药。”南京农业大学植物保护学院院长王源超示意，选育和栽培含有抗病基因的马铃薯品种是晚疫病绿色防控的紧迫法子，植物的抗病基因是造反病菌的贵重资源。

“但是在不了了抗病基因作用机制的情况下，通常花消抗病基因已形成多数基因在田间失效，发掘和保护广谱抗病基因已成为当务之急。”王源超说。

董莎萌在吸收记者采访时说，首要病害皆有一个特质，即是变异速率快萝莉 在线，病菌发生突变之后，正本的抗病品种就失去了抗性。“畴昔近100多年，育种家选育了好多马铃薯抗病品种，但是一朝执行到大田分娩，好多品种时时撑不外5年就丧失了抗性。”

“当今，当然界中尚存少许爱戴的广谱抗晚疫病基因。”王源超说，在最新商讨中默契的抗病基因Rpi-vnt1.1即是其中之一。

据了解，该抗病基因于2010年克隆告成，批准其上市后，佩带该基因的马铃薯品种在北好意思大田分娩中展现出邃密的生态和经济效益。“但是该基因的作用分子机制尚不了了，这制约了该基因的保护性栽种与运用。”董莎萌说。

中国农业科学院农业基因组所商讨员黄三文示意，培育和应工具有遗传抗性的作物品系是当今最为经济环保的晚疫病防治技艺。因此，对马铃薯种质资源过甚野生近源物种中晚疫病抗性基因的挖掘和考据，是畴昔20余年马铃薯商讨中最为紧迫的课题之一。

叶绿体里的驻防反击战

董莎萌课题组发现，经典抗性基因Rpi-vnt1.1（以下简称抗病基因）通过识别晚疫病菌分泌的效应子AVRvnt1（以下简称效应子）介导对晚疫病的广谱抗性。“晚疫病病菌中该效应子相对保守，不易发生变异，可能因其突变平直影响病菌的田间活力。这即是该基因的抗性一直莫得被病菌克服的原因。”董莎萌说。

科学家已经知说念，龙套叶绿体功能导致植株生病是马铃薯晚疫病主要的侵染阶梯之一。而董莎萌课题组说明，抗病基因识别效应子产生的抗性功能具有光依赖性。

董莎萌说，叶绿体就像一个小工场，内部有卵白质分子构成的活水线，产生供植物滋长的能量和物资。叶绿体甘油酸盐激酶（GLYK，以下简称激酶）是其中不成或缺的零件。

激酶遗传位点上存在着具有光依赖性的可变启动子选拔（APS）调控机制，可在不同光要求下生成GLYKFL和GLYKcyt两种零件。其中GLYKFL在光照要求下为主要零件，因为含有叶绿体信号肽，是以散播于叶绿体内并保管其功能；而另一种不含信号肽的零件GLYKcyt在无光要求下附近鸠合，由于进不了叶绿体而被徐徐降解。

病菌效应子很机灵地袭击具有叶绿体信号肽的马铃薯GLYKFL，通过顽固激酶参预到叶绿体，堵截其往常开动，扼制光相助用，进而导致植物在光照要求下感病。但这依然过却能被抗病基因精准地识别出来，实时启动一系列免疫反应。

“白日光相助用昌盛时，病菌入侵得繁荣兴旺，抗病基因识别进出侵后和病菌打得你死我活；晚上叶绿体休息，病菌消声匿迹，抗病基因感知不到入侵从而休战。”董莎萌说。

期待更粗俗的抗病机制商讨

历时6年，董莎萌课题组通过与英国、荷兰多家科研单元相助，破解了广谱抗病基因Rpi-vnt1.1的作用机制。

董莎萌说，当今，由于马铃薯晚疫病菌和马铃薯在“好多遗传操作上绝顶贫瘠”，因此外洋上对其致病、抗病机理的商讨未几，了解绝顶有限。

王源超说，这一效果为今后科学栽种与运用这一抗病基因提供了紧迫的实验依据，有望通过减施化学农药，保险食物安全，事业国度马铃薯主食化政策。

黄三文则指出，对激酶同源基因的比对分析发现，其编码卵白的叶绿体信号肽在茄科植物中高度保守。激酶不仅在抗病基因主导的效应子引发免疫中具有紧迫功能，况兼在茄科植物的基础免疫中通常是紧迫的调控因子。

“这揭示了可变启动子选拔风景在植物抗逆经过中可能存在粗俗影响，以及叶绿体在植物抗逆经过中饰演的紧迫变装。该使命的发现对后续的晚疫病抗性机制乃至其他作物的抗病机制商讨皆具有积极的模仿有趣。”黄三文说。

不外，董莎萌强调，当今他们搞了了的仅仅抗病机制的第一步，背面的免疫反应若何循序启动尚不了解，亟待张开更多科学商讨。

同期，除了通过叶绿体侵染马铃薯，病菌还和会过一些其他阶梯入侵植株，这些机制尚待科学家深入商讨。

关联论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2002759117 萝莉 在线

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