基因發(fā)現(xiàn)可能會阻止全球小麥的流行

加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的研究人員已經(jīng)確定了一種能夠抵抗新的破壞性莖銹病的基因，這種真菌病阻礙了整個非洲和亞洲的小麥生產(chǎn)，并威脅著全球的糧食安全。

加州大學(xué)戴維斯分校小麥遺傳學(xué)家Jorge Dubcovsky和他的團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)將幫助育種者更快地開發(fā)能夠抵御致命病原體并阻止全球小麥流行的品種。該研究結(jié)果最近發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上。

小麥和莖銹病已經(jīng)進(jìn)行了一萬多年的進(jìn)化軍備競賽。在20世紀(jì)50年代，這種疾病的一種主要流行病在北美蔓延，并摧毀了小麥作物的40%，這是世界上僅次于大米的第二大谷物。

從那時起，科學(xué)家們開發(fā)了防銹品種，以提高小麥對莖銹病的免疫力。但病原體正在卷土重來。1999年在烏干達(dá)發(fā)現(xiàn)的一種名為Ug99的新型莖銹病菌正在整個地區(qū)蔓延。全世界大約90%的小麥品種對Ug99敏感。

“Ug99已經(jīng)擴展到非洲的大部分小麥種植區(qū)，并已越過紅海到也門和伊朗，”加州大學(xué)戴維斯分校植物科學(xué)系教授，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Dubcovsky說。“Ug99現(xiàn)在位于旁遮普地區(qū)的門口 - 亞洲的面包籃 - 鑒定和部署有效抗性基因?qū)p輕這種威脅至關(guān)重要。”

Dubcovsky和他的團(tuán)隊確定了三種不同的抗性形式的Sr13，一種來自面食小麥的基因，對Ug99和另一組來自也門和埃塞俄比亞的毒性莖銹菌株有效。2013年，Dubcovsky和其他研究人員發(fā)現(xiàn)了另一種名為Sr35的基因，該基因也對Ug99具有抗性。該團(tuán)隊即將確定第三個基因，該基因可以保護(hù)免受強毒株的侵害。

為什么遺傳很重要

為了開發(fā)更好的品種，育種者跨越具有所需性狀的植物并選擇多代的最佳后代。一旦鑒定出抗莖銹病基因，育種者就可以使用分子標(biāo)記(DNA的特定區(qū)域)來選擇種子或幼苗階段的基因。這加速了作物改良過程。

這些分子標(biāo)記允許育種者在同一植物中金字塔形多個抗莖銹病基因，以延長抗性的耐久性。

“小麥提供了大量的人類消耗的卡路里和蛋白質(zhì)，”Dubcovsky說。“我們希望更好地了解小麥 -病毒病原體系統(tǒng)將加速制定控制這種破壞性病原體的新策略。”

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