西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)藝與種業(yè)參考書目(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)藝與種業(yè)分?jǐn)?shù)線)

2022年7月14日，國際期刊《Cell》（《細(xì)胞》）在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學(xué)植物免疫團(tuán)隊(duì)18年的研究成果，發(fā)現(xiàn)了協(xié)助小麥條銹病侵染的“罪魁禍?zhǔn)住币赘谢?。并且通過敲除病害敏感基因，使小麥不易受到條銹病感染，為培育抗病小麥開辟了新思路和新途徑。

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最廣泛的谷類作物之一。它為全球超過25億人提供主食，是最重要的糧食作物。然而，病蟲害常常造成小麥產(chǎn)量嚴(yán)重?fù)p失，嚴(yán)重威脅糧食安全。小麥條銹病是一種容易傳播和流行的空氣傳播真菌病害。它是小麥第一大生物災(zāi)害，發(fā)生在世界各地的小麥產(chǎn)區(qū)。新中國成立以來，已發(fā)生8次條銹病大流行，防治后小麥累計(jì)減產(chǎn)138億公斤。被譽(yù)為小麥的“癌癥”，因此條銹病被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為一級(jí)農(nóng)作物病害。

小麥條銹病是由條銹菌引起的。條銹病是一種生物營養(yǎng)型寄生真菌，依賴活小麥生存。植物免疫團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注小麥條銹病的生物營養(yǎng)寄生特性，發(fā)現(xiàn)了全球首個(gè)小麥易感基因TaPsIPK1——，該基因編碼細(xì)菌毒力蛋白利用的細(xì)胞質(zhì)受體樣蛋白激酶。易感基因?qū)π←湹幕A(chǔ)免疫具有負(fù)調(diào)節(jié)作用。它可以被條銹菌分泌的有毒蛋白PsSpg1劫持，并從細(xì)胞質(zhì)膜釋放到細(xì)胞核中。它操縱細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子TaCBF1，抑制抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)TaPsIPK1的轉(zhuǎn)錄水平。放大TaPsIPK1介導(dǎo)的病感效應(yīng)，促進(jìn)小麥病害易感性。該結(jié)果系統(tǒng)揭示了PsSpg1-TaPsIPK1-TaCBF1d磷酸化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控級(jí)聯(lián)通路介導(dǎo)的致病機(jī)制。利用基因編輯技術(shù)精準(zhǔn)敲除易感基因，破壞有毒蛋白與易感基因的識(shí)別和相互作用，實(shí)現(xiàn)小麥對(duì)條銹病的廣譜抗性。在田間試驗(yàn)中，編輯后的小麥品系在保持作物主要性狀和品質(zhì)的同時(shí)，表現(xiàn)出較高的抗條銹病能力，具有良好的應(yīng)用潛力。

這一成果的重大意義在于其在小麥病害易感基因的鑒定和利用方面取得了原創(chuàng)性、重大成果。是實(shí)現(xiàn)種源自主可控、提高種業(yè)原始自主創(chuàng)新能力的跨越式突破。首先，小麥病害易感基因的發(fā)現(xiàn)，是植物與病原菌相互作用領(lǐng)域的重大突破，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域邁出了一大步，處于世界領(lǐng)先地位。二是打破了主要利用抗病基因進(jìn)行小麥育種的傳統(tǒng)思路，豐富了可用于抗病育種的基因種類，開辟了小麥生物育種新途徑，為現(xiàn)代生物育種提供科技支撐中國綠色疾病防治。

西北農(nóng)林科技大學(xué)博士后王寧、唐春雷副研究員和博士生范鑫為該論文的共同第一作者，王曉杰教授和康振生院士為通訊作者。西北農(nóng)林科技大學(xué)為第一作者，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所周建民研究員參與了研究工作。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、國家外國專家局111項(xiàng)目、國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的支持。