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一場水稻與病原菌的“軍備競賽”

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本文轉自：福建日報
一場水稻與病原菌的“軍備競賽”
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田大剛團隊在室內種植水稻 ， 驗證抗性基因與無毒基因的互作 。
一場水稻與病原菌的“軍備競賽”
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田大剛在實驗室檢測稻瘟病菌株 。
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在實驗室進行稻瘟病菌株培養 。
一場水稻與病原菌的“軍備競賽”
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位于龍巖上杭縣茶地鎮的試驗田
水稻是世界上50%以上人口的主糧 ， 也是我國最重要的糧食作物之一 ， 卻經常受到稻瘟病的侵擾 。 據統計 ， 全球范圍內每年因稻瘟病造成的損失高達水稻總產量的10% 。
“利用可靠的抗病品種鑒定理論與技術體系 ， 是建立稻瘟病綠色高效防控體系的關鍵 。 ”11月 ， 省農業科學院生物技術研究所副研究員田大剛率團隊在水稻與稻瘟病菌互作方面取得重要進展 ， 鑒定出福建稻區的優勢無毒基因型 ， 以及相對應的表現出良好抗病性的抗病基因 。
相關文章發表于植物與微生物互作專業期刊FrontiersinMicrobiology 。 這一研究 ， 將為水稻抗病品種的科學布局、抗病育種及稻瘟病的綜合防控提供重要的科學依據 。
水稻的“癌癥”
稻瘟病 ， 相當于水稻的“癌癥” 。
早在1637年 ， 明朝著名科學家宋應星就在《天工開物》中將稻瘟病命名為“發炎火” 。 后來 ， 科學家發現這是一種嚴重的真菌性病害 。
“在我國 ， 稻瘟病在所有水稻栽培地區均有發生 ， 流行年份造成的產量損失據估計為10％~30％ ， 嚴重時可達40％~50％ ， 甚至顆粒無收 。 ”田大剛說 。
2008年起 ， 我國水稻新品種審定開始實行稻瘟病抗性的“一票否決”制 。 “如果水稻對稻瘟病的抗性差 ， 審定就通不過 。 ”田大剛說 。
但長期以來 ， 因水稻品種的抗病性及其抗病基因組成不清 ， 稻瘟病菌群體的優勢無毒基因型不明 ， 以致抗病基因在稻瘟病控制中未能得到充分利用 。
“目前抗病品種的鑒定、篩選主要依靠自然發病 ， 此方法易受田間發病條件影響 ， 多數情況下品種抗病性鑒定結果不可靠 。 ”田大剛說 。 然而 ， 從水稻、病原菌DNA入手鑒定 ， 則不然 。
在田大剛看來 ， 只有研究和利用水稻自身抗性基因 ， 培育、推廣抗病品種 ， 方為上策 。 早在2008年 ， 田大剛就率領團隊開展抗病品種的選育 。 近年來 ， 該團隊在水稻與稻瘟病互作抗病育種的研究中取得許多重要進展 。
植物的免疫系統與動物類似 ， 是經過與病原菌的長期斗爭所塑造的 。 “在稻瘟病原菌中 ， 由無毒基因表達生成的效應蛋白 ， 只能被水稻中相應的抗病基因感知 ， 從而觸發水稻抗病反應 ， 及時‘抵抗’稻瘟病 。 ”田大剛說 ， 抗病基因就像水稻中一扇特殊的“閘門” ， 阻止效應蛋白進入；若水稻缺失相應的抗病基因 ， 就無法對抗病原菌 。
正所謂“一副毒藥配一副解藥” 。 “一種抗病基因就會有相應的一種無毒基因與之對應 。 ”但擺在田大剛面前的問題有很多 ， 如 ， 有的水稻抗性品種推廣幾年后就會喪失抗性 ， 是優勢菌群變了 ， 還是無毒基因“升級”了？
“知己知彼 ， 方能百戰不殆 。 ”他想要研究微觀世界中的無毒基因、抗病基因等 ， 摸透“水稻-稻瘟病菌互作”機制 ， 在水稻與病原菌的這一場“軍備競賽”中拔得頭籌 。
也因此 ， 一場轟轟烈烈的試驗 ， 在閩西的一個小山村展開了 。
田埂上的試驗
2018年的春天 ， 龍巖上杭縣茶地鎮的一處田間 ， 迎來了117類特殊的“客人” ， 將要“迎戰”稻瘟病 。