高粱中惊现两大关键基因!全球粮食安全危机能否就此终结?

2025-02-13 00:29:00来源:北方时空

目前,农作物正面临寄生植物的严重侵袭,导致严重损害。这一情况对粮食安全造成了重大隐患。关键时刻,中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究团队传来喜讯。

研究背景

寄生植物对农业产生重大负面影响,独脚金属及列当类植物侵入农作物内部,掠夺养分,干扰其生长过程。独脚金属主要寄生在单子叶作物中,对非洲、亚洲及部分热带地区的粮食安全形成严重阻碍;菟丝子属植物则寄生在大豆等作物上,常导致大面积蔓延,对宿主造成损害。中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究团队持续不懈地努力,专注于攻克这一难题。

植物为抵抗侵害采取的措施__植物抵御病原微生物的方法

关键突破

近期,科研团队在作物抗寄生植物研究领域实现了突破。他们从高粱中发现了两个关键的基因。这些基因对于高粱诱导独脚金种子发芽和生长具有决定性作用。实验数据表明,当这两个基因被去除后,独脚金种子的发芽率大幅降低,同时高粱的抗寄生能力得到了显著提升。

田间试验

田间试验在独脚金高发区进行,结果表明,去除了SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品种表现出色。这些品种对独脚金的抵抗力大幅增强,寄生率降低至67%至94%。此外,高粱产量损失也相应减少了49%至52%。这些数据明确地证明了新成果在提升高粱抗寄生能力方面的显著成效。

机制探索

研究团队运用人工智能技术对SbSLT1和SbSLT2蛋白中形成SL转运通道的关键氨基酸苯丙氨酸位点进行了模拟预测。模拟结果显示,该位点在多种重要作物的SbSLT1和SbSLT2同源蛋白中广泛存在。同时,玉米同源基因的SL外排功能也得到了实验验证。据此推断,SL转运机制可能普遍存在保守性。

应用前景

SL转运机制在关键作物抵御寄生方面展现出显著稳定性,预示着广阔的应用潜力。科研团队计划深入研究这些基因在多种作物中的具体作用。此研究旨在推动抗独脚金寄生作物的商业化进程。预期这一成果将为全球农业应对寄生挑战提供有效解决方案。

防治难点

独脚金的寄生行为不易察觉,且控制难度较大。其种子能在土壤中进入休眠状态超过20年。一旦察觉到寄主植物释放的独脚金内酯,种子便会迅速萌发,侵入寄主植物的根部,建立寄生关系。因此,培育能抵御独脚金寄生的作物品种是解决这一问题的关键。

该科研成果在农业领域的广泛应用预计将历时多久?敬请点赞、分享本文,并期待您的宝贵意见以促进交流。