記者1日從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校農(nóng)學(xué)院楊東雷教授實(shí)驗(yàn)室利用高產(chǎn)基因IPA1 提高了水稻對白葉枯病的抗性，培育出既高產(chǎn)又具高抗病性的水稻新品系。研究成果日前刊登在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·植物》上。

農(nóng)作物的抗病過程是一個(gè)耗能過程，因此高抗的作物往往產(chǎn)量不高；而高產(chǎn)的品種也常常面臨感病問題?！翱共∨c高產(chǎn)常常是一對矛盾，恰似魚與熊掌不可兼得，同時(shí)達(dá)到高產(chǎn)高抗一直是作物育種的一大挑戰(zhàn)。在高產(chǎn)基因中尋找抗病基因資源是一個(gè)新穎的思路?！睏顤|雷介紹，為解決這個(gè)問題，科研團(tuán)隊(duì)一直嘗試在高產(chǎn)基因中尋找抗病基因。

2010年，中國科學(xué)院院士李家洋在國際上首先發(fā)現(xiàn)水稻理想株型基因IPA1，作為水稻miRNA156 的靶基因，IPA1 能夠參與調(diào)控水稻多個(gè)生長發(fā)育過程，適度上調(diào)IPA1 的基因表達(dá)可以減少水稻的無效分蘗，增加穗的分支，增強(qiáng)秸稈強(qiáng)度，從而提高單位面積的產(chǎn)量。

在此項(xiàng)研究中，楊東雷教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)白葉枯病菌侵染作物時(shí)，miR156 與IPA1 等靶基因的表達(dá)水平會發(fā)生改變。因此，團(tuán)隊(duì)通過下調(diào)miR156 的兩個(gè)靶基因IPA1 和OsSPL7，大幅增強(qiáng)了水稻對白葉枯病的抗性。但這些水稻仍然會出現(xiàn)分蘗減少、穗子變小、育性降低等現(xiàn)象，并最終造成水稻產(chǎn)量大幅下降。

為了獲得高抗與高產(chǎn)兼具的水稻品種，研究人員給水稻安裝了一種“報(bào)警器”，一旦有白葉枯病菌入侵，IPA1 就會增加表達(dá)，經(jīng)過測試，研究團(tuán)隊(duì)將最終培育出的水稻命名為HIP。

后續(xù)研究顯示，當(dāng)沒有病原菌侵染時(shí)，HIP 水稻植株的IPA1 表達(dá)量會微量上調(diào)，表現(xiàn)出少蘗、大穗、莖粗等性狀，產(chǎn)量得到了提高；當(dāng)白葉枯病菌侵染時(shí)，IPA1 就會大量表達(dá)，為植株補(bǔ)充“抗體”，增強(qiáng)植株的抗病性。

“更重要的是，我們發(fā)現(xiàn)，在白葉枯病侵染時(shí)，HIP 水稻仍然能夠保持高產(chǎn)?！睏顤|雷說，該研究發(fā)現(xiàn)了miRNA156 與IPA1 這一對控制水稻生長與抗病的因子，闡明了IPA1 抗病的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)也據(jù)此培育出高抗高產(chǎn)的水稻新品系。