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瓜类作物如何抗病害?科学家揭示葫芦素抗病密码

来源:光明网-科普中国2022-08-24 07:57

瓜类作物如何抗病害?科学家揭示葫芦素抗病密码

  近日,中国农业科学院深圳农业基因组研究所联合国内多家科研单位围绕葫芦素的运输机制进行了深入研究,首次揭示了葫芦科瓜类作物中一种三萜化合物——葫芦素的转运分子机制,并阐明了葫芦素通过调节根际菌群的互作模式提高植物抗病性的新机制。相关研究成果发表在《自然—植物(Nature Plants)》。

  植物根系分泌的次级代谢产物在选择性塑造根际微生物组方面发挥着重要作用,葫芦素是葫芦科植物特有的三萜类次级代谢产物,在植物根部、果实中均可检测到,但葫芦素在植物体内的运输机制及其调节根际微生物组成的机制尚不清楚。

瓜类作物如何抗病害?科学家揭示葫芦素抗病密码

  该研究从甜瓜和西瓜的葫芦素合成的部位——根部入手,发现甜瓜、西瓜可从根部向土壤中外排葫芦素B和葫芦素E,并在甜瓜、西瓜基因组中鉴定到两个MATE转运蛋白基因。该基因不仅与葫芦素合成基因成簇分布,且被前期发现的葫芦素调控因子直接调控,该基因产生的蛋白可直接运输葫芦素B及葫芦素E。通过分析根际微生物16S rRNA及宏基因组测序数据,并结合体外生化实验验证发现,根系分泌的葫芦素B可作为碳源诱导根际肠杆菌生长,并进一步促进拮抗细菌——芽孢杆菌富集,从而建立了甜瓜对土传病原菌——镰刀菌的有效防御机制。该研究为培育可分泌高浓度葫芦素的优质抗病新品种提供了理论支撑,并有助于提高葫芦素在有害生物综合治理中的应用前景。

  据了解,该研究得到国家重点研发计划、云南省科学基金等项目的资助。

科普中国智惠农民

学术支持

中国农业科学院

制作

光明网科普事业部

记者

宋雅娟 张蕃

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