作物所初步闡明煙草受青枯菌侵染的生理和轉錄調控機制和不同抗源的抗性機理差異
        2022-01-04 16:26 來源:作物所

          近日,作物研究所煙草團隊針對煙草與青枯菌互作機制及抗病機理的研究論文“Comparative transcriptome profiling reveals defense-related genes against Ralstonia solanacearum infection in tobacco” 在國際植物學期刊《Frontiers in Plant Science》在線發表(文章鏈接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.767882/full)。作物研究所潘曉英博士為文章第一作者,張振臣副研究員為通訊作者。

          該研究以現有已知抗源的高抗青枯病種質GDSY-1為抗源、以全國種植面積最大的煙草主栽品種K326為輪回親本獲得煙草近等基因系,以K326為對照,通過苗期接種青枯菌,研究2個不同抗性來源材料的轉錄組和生理指標差異,初步闡明了煙草受青枯菌侵染的生理和轉錄調控機制和不同抗源的抗性機理差異,為GDSY-1抗病基因挖掘、抗病育種利用及深入研究植物與病原菌相互作用的分子機制奠定了理論基礎。

          青枯病是由青枯雷爾氏菌(Ralstonia Solanacarum)引起的最具毀滅性的細菌性病害之一,該病菌能侵染50多個科、數百種植物,是世界上分布最廣、危害最重、造成損失最大且最難防治,在熱帶和亞熱帶發病尤為嚴重,并有向高緯度、高海拔冷涼地區逐步蔓延的趨勢。該病害是典型的維管束病害,植物根、莖、葉等部位均可被侵染,但主要危害植物的根和莖,病株側根常變黑腐爛,莖部可見黑色條斑,青枯菌從植物根部或莖部傷口侵入,進入維管束組織后擴展,造成導管堵塞,影響水分運輸,植物莖葉由于得不到水分的供應而枯萎。針對該病的防控,研究者從改善耕作制度、土壤處理、生物或藥劑防治等方面已開展了大量研究,但至今仍無理想的防控措施。

          自1880年首次在美國北卡羅萊納州發現該病害以來,國內外研究者們從未停止過尋找煙草青枯病抗源及選育抗病新品種, 20世紀初至末期,美國育種家通過近百年的研究成功利用抗源T.I.448A選育出10余個抗青枯病品種,但由于抗病品種在農藝性狀、產量和品質等方面表現稍差,無法大面積推廣種植。由于缺乏新的抗源,近60年來國內外煙草抗青枯病育種沒有重大進展,至今,適宜烤煙煙葉生產的高抗青枯病品種仍然稀缺。

          近年來,作物研究所煙草研究團隊一直致力于開展高抗青枯病煙草品種的選育研究,已取得較大的進展。該團隊從我國地方曬煙資源中篩選出抗性顯著優于現有已知抗源的高抗青枯病種質GDSY-1,針對GDSY-1開展了抗性遺傳與機理、抗病基因定位等相關研究。同時,針對抗青枯病育種材料,開發SNP分子標記成功,并獲授權專利一項“一種煙草青枯病的SNP分子標記、其獲得方法及其應用”,該SNP標記可在植株營養生長早期鑒別其抗性,已應用于煙草抗青枯病育種工作,大大提高了育種效率。

          該研究在中國煙草總公司煙草基因組計劃重大專項和廣東省煙草公司項目的資助下完成,中國農業科學院煙草研究所和廣東省煙草南雄科學研究所參與相關研究工作。上述研究得到云南省煙草農業科學研究院謝賀博士在參考基因組上的幫助。

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