世界速遞！助推育種進(jìn)入4.0時代，馬尾松抗性新基因找到了

(相關(guān)資料圖)

高凱 科普時報記者 胡利娟

馬尾松面積約804萬公頃，年產(chǎn)松脂50—70萬噸，占全國松脂總量的70%以上。然而當(dāng)前，松樹產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻的松材線蟲病危害，據(jù)國家林業(yè)和草原局公告，松材線蟲病目前已擴(kuò)散至19個省（區(qū)、市），危害松林面積約200萬公頃，病死株約2000萬株，危害樹種也由馬尾松、黑松逐漸向北擴(kuò)散到油松、紅松、落葉松等樹種上，其中馬尾松占比90%以上，損失上千億元。

為解決這一難題，中國林科院亞林所周志春研究團(tuán)隊基于松脂和松材線蟲病抗性關(guān)系方面開展了多項研究，前期已證實了3個萜類合成基因和1個細(xì)胞色素合酶基因在馬尾松對松材線蟲病的防御過程中起重要作用。

植物在遇到病蟲害等威脅時，可以像動物一樣啟動先天免疫系統(tǒng)，其中抗病（R）基因?qū)Σ≡镞M(jìn)行識別，以激活兩類免疫反應(yīng)使植物產(chǎn)生抗性。其中最大的一類是含有核苷酸結(jié)合位點（NBS）和亮氨酸重復(fù)序列（LRR）的NBS—LRR基因，而馬尾松NBS—LRR相關(guān)基因研究缺乏。

圖為位于細(xì)胞膜上的PmNBS-LRR97在高抗和易感馬尾松接種松材線蟲后顯著上調(diào)，且在莖中高表達(dá)。研究團(tuán)隊供圖

研究團(tuán)隊通過對馬尾松莖轉(zhuǎn)錄組中的NBS—LRR基因家族進(jìn)行了鑒定、分組和結(jié)構(gòu)分析，首次鑒定出507個含有NBS結(jié)構(gòu)域的抗病基因，分為8個亞類。并發(fā)現(xiàn)位于細(xì)胞膜上的PmNBS-LRR97基因參與了對松材線蟲病的防御反應(yīng)，其在松材線蟲侵染后顯著上調(diào)，通過激活活性氧相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)活性氧大量產(chǎn)生，有助于馬尾松抑制對松材線蟲病的感染。由此鑒定了馬尾松抗松材線蟲病的抗性新基因，這不僅為構(gòu)建馬尾松分子設(shè)計育種體系提供了理論依據(jù)，也為培育馬尾松抗松材線蟲病新品種奠定了研究基礎(chǔ)，有助于推進(jìn)我國松樹育種水平從常規(guī)育種時代邁進(jìn)分子設(shè)計育種4.0時代。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《國際分子科學(xué)》雜志。

該研究得到浙江省重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、浙江省農(nóng)業(yè)新品種選育科技重大專項和江西省林業(yè)局林業(yè)科技創(chuàng)新專項的資助。解懿妮博士研究生為第一作者，周志春研究員和劉青華研究員為通訊作者。

標(biāo)簽： 松材線蟲病 分子設(shè)計 松材線蟲