水稻是印度最重要的粮食安全作物之一,尽管有较好的管理技术,但还是不能避免稻瘟病的侵袭。稻瘟病由真菌——稻瘟菌(Maganportheoryzae)引起,稻瘟菌几乎可以侵染水稻植株的各个部位,在植株苗期和穗期尤为严重。在印度,几乎所有的水稻种植地区都会爆发稻瘟病,特别是在高湿度、低温的夜间条件下更易出现,严重时会导致年产量下降75%以上。
为了有效控制稻瘟病的蔓延,印度农业研究理事会-国家植物生物技术研究中心(ICAR- NRCPB)在过去16年中不断积极研究水稻-稻瘟病系统,已从不同水稻品种和野生稻中识别并克隆了抗稻瘟基因Pi54,Pi54rh和Pi54of。稻瘟病菌基因组序列有3800万碱基对,存在于6条染色体中,已有研究推测稻瘟病菌基因组中的无毒基因对于控制稻瘟病有重要意义,因为该基因在宿主-病原体相互作用的过程中给宿主传递抗性方面起到重要作用。
日前,来自ICAR- NRCPB的科学家T·R·沙玛(T.R. Sharma)博士等利用454焦磷酸测序技术(454 GS FLX Pyrosequencing)解析了目前印度流行的主要稻瘟病菌——RML-29号稻瘟病菌无毒基因的全部序列,并预测含有1144个蛋白质编码基因。更重要的是,确定了稻瘟病菌中的AvrPi54基因,该基因与宿主体内的Pi54基因相互作用,将抗性传递给水稻。该研究结果已经发表在国际刊物《植物科学前沿》(Frontier in Plant Science,2016年8月刊)。
此项研究应用新的计算和分子生物学方法,首次克隆植物病原体内的无毒基因,新方法可以在识别稻瘟病菌基因研究中节省大量人力及时间成本,并可以取代更为复杂的图位克隆法。本研究克隆的AvrPi54基因对更好地理解宿主-病原体相互作用有所帮助。此外,AvrPi54基因和Pi54基因可能应用到开发更广的抗稻瘟病基因谱系中。
印度国家植物生物技术研究中心(ICAR- NRCPB)还曾参与国际水稻基因组测序计划(IRGSP, 2005)。
(编译 李楠)