中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所研究員吳麗芳課題組發(fā)現(xiàn)經(jīng)物理誘變篩選的小麥閉穎品系ZK001（中科0101，CNA20150325.7）可減輕小麥赤霉病的發(fā)生，是小麥抗赤霉病機(jī)制研究和抗病育種的優(yōu)良種質(zhì)。有關(guān)小麥閉穎機(jī)制解析研究近期取得新進(jìn)展，相關(guān)成果被國(guó)際農(nóng)學(xué)領(lǐng)域期刊The Crop Journal 接收發(fā)表。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物之一，然而其產(chǎn)量和品質(zhì)不斷遭受各種生物和非生物因素威脅，特別是小麥赤霉病，是小麥生產(chǎn)亟待突破的世界性難題，嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。由赤霉病菌產(chǎn)生的赤霉毒素是生物致畸致癌物質(zhì)，食用病麥產(chǎn)品后會(huì)引起人畜流產(chǎn)、嘔吐，嚴(yán)重影響人畜健康。我國(guó)小麥赤霉病常年發(fā)病面積超過(guò)8000萬(wàn)畝，其發(fā)生范圍和危害程度正進(jìn)一步擴(kuò)大，且呈現(xiàn)出北擴(kuò)西移的趨勢(shì)。因此，研究小麥赤霉病發(fā)生的侵染機(jī)制，發(fā)掘并創(chuàng)造抗病種質(zhì)資源、培育抗病品種對(duì)于穩(wěn)定小麥產(chǎn)量和保障食品安全具有重要意義。

研究發(fā)現(xiàn)，整個(gè)開花過(guò)程中，ZK001的花藥始終滯留于穎殼內(nèi)，而對(duì)照品種豫麥18的花藥能突破內(nèi)稃和外稃正常暴露在穎殼外;進(jìn)一步觀測(cè)發(fā)現(xiàn)二者小花中漿片的形態(tài)存在顯著性差異。此外，從白花藥期到黃花藥期，豫麥18漿片中Ca2+和K+含量顯著高于ZK001中的Ca2+和K+含量。小麥赤霉病鑒定結(jié)果表明，ZK001的病籽粒率和DON毒素含量顯著低于其對(duì)照品種豫麥18和黃淮麥區(qū)主推品種荃麥725。綜合豫麥18和ZK001間的綠花藥期小花轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)基因主要參與細(xì)胞壁的合成與降解、碳水化合物的代謝、植物激素的代謝、水通道和離子的結(jié)合、轉(zhuǎn)運(yùn)，以及細(xì)胞穩(wěn)態(tài)等過(guò)程，可能在調(diào)控細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、滲透壓和漿片發(fā)育中起到了重要作用，從而使ZK001中萎縮的漿片在開花過(guò)程中失去了推開內(nèi)稃和外稃的能力。ZK001的閉穎性狀可能為在開花過(guò)程中防止小麥赤霉病病原菌侵染提供重要的結(jié)構(gòu)性物理隔離，該研究對(duì)小麥花發(fā)育與病蟲害防御機(jī)制研究及分子育種應(yīng)用具有重要的理論研究和應(yīng)用價(jià)值。

該工作得到中科院STS重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院合肥研究院“十三五”重點(diǎn)項(xiàng)目等資助。