2019-08-22 23:53:01
植物防御工具包和对抗作物病害的见解

研究人员现在以前所未有的规模编制了一系列监测工具,这些工具被植物用于检测整个物种的致病微生物。该研究结果代表了植物生物学的重大进展,对危害作物疾病的管理具有重要意义,这些疾病对粮食安全构成重大威胁。

与动物一样,植物依靠免疫系统帮助它们应对病原微生物如细菌和真菌的攻击。免疫系统的关键层是由称为核苷酸结合富含亮氨酸的重复受体(NLR)的蛋白质形成的,它们组合在一起以检测环境中不断变化的微生物阵列。

尽管在了解这些受体如何协同工作方面取得了进展,但关键问什么是植物产生的全部NLR?在典型的植物物种中,NLR有多少变化?植物保护自己需要什么范围?

由2Blades基金会支持的国际团队通过戈登和贝蒂摩尔基金会的资助,开始将植物中的NLR曲目拼凑起来,相当于实验室大鼠,一种叫做拟南芥的芥菜家族。这项工作是在Detlef Weigel实验室,德国马克斯普朗克发育生物学研究所,霍华德休斯医学研究所和北卡罗来纳大学的Jeffery Dangl以及英国塞恩斯伯里实验室的Jonathan Jones实验室进行的。 。来自巴斯大学,科罗拉多州立大学和农业基因组学研究中心(巴塞罗那)的研究人员也为该研究做出了贡献,该研究今天发表在Cell杂志上。

该团队对来自欧洲,北美和亚洲的人群的拟南芥植物进行了采样,这些植物受到各种病原体的攻击。他们使用最先进的测序技术分析了植物NLR的遗传多样性。他们发现,正如预期的那样,植物的NLR谱系在不同地点之间存在差异,可能是由于区域病原体的进化压力不同。但该团队惊讶地发现该物种的NLR基因数量有上限。

正如韦格尔所描述的那样,“尽管多样性可能比预期的更为有限,但正是基因的混合使每个人对不同的病原体产生独特的抵抗力。”

琼斯说,这项研究还将改变研究人员未来对待这一主题的方式。

“这项研究得出的一个显着结论是,需要对许多种群进行测序,以确定任何植物的完整免疫系统库,”他说。 “单个参考序列足以揭示物种的秘密的日子已经一去不复返了;现在我们需要了解物种的遗传多样性以了解它的免疫系统。”

该研究对我们对农业和植物进化的理解具有重要意义。 “这项工作将有助于推动新的NLR受体功能发现,用于开发抗病作物,并指导它们在整个植物界的进化分析,”Dangl说。

2Blades基金会是一个致力于了解植物病害和提高耐久性作物抗病性的国际组织,为该研究提供了协调和支持。通过其计划,2Blades已经在田间试验中证明,通过引入相关植物物种的抗性基因,可以在作物中扩大对严重非管理疾病的保护。该研究的NLR基础知识将进一步为其正在进行的计划以及植物 - 微生物相互作用领域的战略提供信息。这项研究部分由Gordon和Betty Moore基金会通过Grant GBMF4725向2Blades基金会提供资金。

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