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【科技前沿】

西北農(nóng)林科技大學科研團隊

發(fā)現(xiàn)小麥中協(xié)助條銹菌感染“真兇”

光明日報西安7月14日電（記者張哲浩、李潔?通訊員楊遠遠）14日，國際頂級期刊《細胞》在線刊發(fā)西北農(nóng)林科技大學植物免疫團隊18年的研究成果：該團隊發(fā)現(xiàn)了小麥中協(xié)助條銹菌感染的“真兇”——感病基因，并通過敲除感病基因，使小麥不易遭受條銹菌的侵染，開辟了抗病小麥育種的新思路和新途徑。

小麥是世界種植最廣泛的禾谷類作物之一，為全球超過25億人口提供主食，是重要的糧食作物。然而，病蟲害常造成小麥產(chǎn)量重大損失，嚴重威脅著糧食安全。小麥條銹病是氣傳性的真菌病害，具有易傳播流行的特性，是影響小麥的頭號生物災害，在全世界小麥種植區(qū)均有發(fā)生。我國一直是發(fā)病較重的區(qū)域，新中國成立以來先后發(fā)生過8次大流行，防治后仍累計造成小麥產(chǎn)量損失138億公斤，所以條銹病被稱為小麥的“癌癥”。

小麥條銹病因條銹菌而發(fā)病傳播。條銹菌是一種活體營養(yǎng)寄生真菌，須依賴活體小麥才能生存。植物免疫團隊聚焦小麥條銹菌活體營養(yǎng)寄生特性，挖掘出全球首個被病菌毒性蛋白利用的小麥感病基因TaPsIPK1——編碼胞質(zhì)類受體蛋白激酶。感病基因負責調(diào)控小麥的基礎(chǔ)免疫，能夠被條銹菌分泌的毒性蛋白PsSpg1劫持，從細胞質(zhì)膜釋放進入細胞核，在細胞核操縱轉(zhuǎn)錄因子TaCBF1，抑制抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，增強TaPsIPK1的轉(zhuǎn)錄水平，放大TaPsIPK1介導的感病效應，促進小麥感病。該成果系統(tǒng)揭示了PsSpg1-TaPsIPK1-TaCBF1d的磷酸化與轉(zhuǎn)錄調(diào)控級聯(lián)途徑介導的感病機制，并利用基因編輯技術(shù)精準敲除感病基因，破壞了毒性蛋白和感病基因的識別和互作，實現(xiàn)了小麥對條銹病的廣譜抗性。在大田試驗中，小麥編輯品系在保持作物主要性狀品質(zhì)的前提下，展現(xiàn)出了高抗條銹病的特點，具有很大的應用潛力。

該項成果的重要意義在于其是小麥感病基因鑒定與利用方面的原創(chuàng)性重大成果，是實現(xiàn)種源自主可控、提升種業(yè)原始自主創(chuàng)新能力的跨越性突破。小麥感病基因的發(fā)現(xiàn)是植物與病原菌互作領(lǐng)域的重大突破，標志著我國在該領(lǐng)域邁出了一大步，處于世界領(lǐng)先水平。同時，該研究打破了目前小麥主要利用抗病基因育種的傳統(tǒng)思路，豐富了抗病育種可利用的基因類型，開辟了小麥生物育種新途徑，為我國現(xiàn)代生物育種和病害綠色防控提供了科技支撐。

西北農(nóng)林科技大學博士后王寧、副研究員湯春蕾和博士生樊昕為論文共同第一作者，王曉杰教授、康振生院士為通訊作者。西北農(nóng)林科技大學為第一作者單位，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員周儉民參與研究工作。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和陜西省科技創(chuàng)新團隊等項目的支持。

《光明日報》（ 2022年07月15日?08版）