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水稻所陈学伟研究团队在《CELL》发表高水平论文
发布日期:2017-07-01 09:44:54  来源:宣传统战部  作者:张俊贤  复制链接  打印本页


锁定对水稻“癌症”具有广谱持久抗性的水稻天然变异位点

    6月29日,全球顶尖学术期刊《CELL》在线发布了我校为通讯单位、水稻所教授、民盟盟员陈学伟为通讯作者,李伟滔副研究员、硕士研究生朱紫薇、加州大学戴维斯分校Mawsheng Chern博士、我校水稻所尹俊杰博士、硕士研究生杨超和冉莉为本论文的共同第一作者的一篇论文,该杂志2016年SCI收录影响因子达30.41。该篇论文名为“A natural allele of a transcription factor in rice confers broad-spectrum blast resistance”(一个转录因子的天然变异赋予水稻对稻瘟病的广谱抗性),该文实现了我校乃至整个西南地区高校在《CELL》主刊发表论文的零突破。
    稻瘟病被誉为水稻癌症,可引起大幅度减产,严重时减产30%~50%,甚至颗粒无收。世界各稻区都可发生,而且它在水稻的各个生长环节都可能发生,所以防治非常困难,一般只能靠施药或者使用抗病基因改良的种子。一直以来,科学家致力于发现不同的抗病基因,导入材料中形成具有抗性的水稻品种,但是,随着病源菌进化,抗病基因也需要不断迭代更新,不然就会失去作用。而陈学伟研究团队经过多年的研究,发现的水稻天然变异位点——编码C2H2类转录因子的基因Bsr-d1的启动子,其作用正是可以有效提高对稻瘟病的抗病免疫能力,这一位点是水稻本身存在的,纯天然的,不是外在的导入变异,这非常罕见。这个具有稻瘟病广谱持久抗性的水稻天然变异点的发现可以说为防治稻瘟病提供了全新路径,如果把目前广泛使用的抗病基因方式比作“服预防药式”防治,那么天然变异位点的方式则可称为“提高免疫水平式”的防治,应用到实际生产中,可培育具有广谱抗病能力的品种,将在保证品质、产量的同时,大幅度提高水稻对稻瘟病的抵抗力,并将有效避免病源菌进化导致的抗病能力失效的问题,有效减少农药使用,非常符合生态绿色环保的需求。
    据陈学伟介绍,该篇论文之所以能登上《CELL》,主要是因为研究上的突破:一是发现的天然变异位点极其难得,这一变异位点在提高抗病性的同时,对产量性状和稻米品质没有明显影响,因而具有十分重要的应用价值;二是清楚完整揭示了抗病调控机制,发现的新抗病调控机制在水稻等植物中尚属首次。在他们的研究中,描绘了这个天然变异位点的“作用路径”,分析了它究竟如何与上游基因发生作用,并如何作用于下游基因的“全路径”:C2H2转录因子和其上游的MYB转录因子通过协调减弱过氧化氢的降解来提高广谱抗病性。这对小麦、玉米等粮食作物相关新型抗病机理研究也提供了重要借鉴。其研究上的新突破获得了论文审稿专家们的高度认可,他们评论说“This outstanding body of work provides the rare combination of findings that will carry a high impact to both basic and applied researchers.”(这是一项罕见的对基础研究和应用研究人员都具有很高影响力的杰出研究成果。)
    陈学伟表示,2011年他从美国回校组建实验室就投入到此项研究中,其研究的难点在于变异位点用传统经典方式不容易鉴定出来,后来使用全基因组关联分析,才找到这个变异位点。而且这个位点不在一般人认为的编码区,而在启动子区域,这也为发现它增添了更大难度。
    本研究是在“国家自然科学基金”、“教育部新世纪优秀人才计划”、“国家重点研发计划--七大农作物育种”、“国家转基因生物新品种培育重大专项”、“四川省百人计划”、“四川农业大学学科建设双支计划”、“四川农业大学杰出青年培育计划”和“四川农业大学引进人才启动经费”等项目的资助下,与加州大学戴维斯分校、中国科学院遗传与发育生物学研究所等国内外科研机构合作完成。
    《Cell》是生命科学研究领域的顶尖学术期刊,与《Nature》和《Science》并列,是全世界最权威的学术杂志之一。据统计,截止本论文发表之前,我国在Cell主刊上发表涉及植物研究的文章共有8篇,其中研究论文6篇,涉及水稻的研究论文仅1篇(由中国科学院植物研究所完成)。全国农业类高校共发表5篇,其中研究论文4篇;国内单位作为第一通讯单位的仅2篇(中国农业大学,1篇与拟南芥相关,1篇与动物相关)。

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陈学伟

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李伟滔


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