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來點光照,水稻對稻瘟病菌免疫力就能提高

發布于:2019-08-14 17:54   來源:科技日報

科技日報南京8月13日電 (金鳳 通訊員許天穎)稻瘟病是水稻生產上的毀滅性病害,嚴重時顆粒無收。該病害在陰雨連綿、光照不足時常常會大爆發,但是其機制至今仍不清楚。13日,筆者從南京農業大學張正光課題組獲悉,研究人員發現有些水稻品種在光照較弱時,稻瘟病發病嚴重,而光照強時,則發病弱。這與水稻體內一種名為LHCB5的基因有關。該成果發表在《美國科學院院報》上。

研究人員介紹,在光照條件下,LHCB5響應稻瘟病菌的侵染,發生磷酸化,加速向葉綠體中積累,形成三聚體,不再與電子轉運相關蛋白PsbS結合,導致電子轉運速率下降。大量的電子在葉綠體中積累,與氧氣結合,誘發葉綠體中活性氧的迸發,激活抗病相關基因的表達,從而調控水稻對稻瘟病菌的抗性。

研究表明,水稻體內有一種專門負責吸收和傳遞光能的水稻捕光復合體家族,其成員之一是LHCB5基因。正常情況下,LHCB5基因會跟他的工作伙伴——一種電子轉運相關蛋白PsbS,一起在葉綠體中組團工作。團隊發現,在光照條件下,稻瘟病菌入侵水稻時,LHCB5基因的第24位蘇氨酸發生磷酸化,給水稻體內拉起“戰時警報”。

張正光介紹,水稻“戰時警備”狀態下,LHCB5基因會一反常態,加速向葉綠體中積累,撇開老朋友PsbS,自身以“三人特別行動隊”——三聚體的方式快速聚合。大量特別行動隊在葉綠體中快速集合“巡邏”和“戒嚴”,導致葉綠體正常的電子行動不便,轉運速率下降,這些電子在葉綠體中大量積累,就找到氧氣合作,誘發葉綠體中活性氧的迸發,喚醒了葉綠體內的專門的抗病相關基因,從而提高了水稻對稻瘟病菌的反抗能力。

該研究同時分析了3000份水稻種質資源,發現LHCB5基因的啟動子區域存在豐富的多態性位點SNPs,不同的SNPs決定著LHCB5基因轉錄水平的高低,并且在粳稻和秈稻品種中存在明顯分化,粳稻中LHCB5基因的轉錄水平顯著高于秈稻品種。

責任編輯:于婷婷
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