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水稻抗病育种新进展:挖掘新基因Xa48,开创广谱抗病育种新范式

   时间:2026-04-13 10:20:00 来源:互联网编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

全球气候变暖背景下,台风活动愈发频繁,水稻主栽品种抗源单一、病原菌变异加速等问题叠加,导致白叶枯病的发生范围持续扩大。这一病害严重威胁水稻产量,加强抗病基因挖掘与育种应用研究,成为保障粮食稳定供给的关键需求,也是我国生物育种领域亟待突破的重大课题。

近期,科研团队在水稻抗病研究领域取得重要进展。由中国科学院分子植物科学卓越创新中心、上海交通大学、浙江大学组成的联合团队,通过系统研究水稻免疫模块的驯化选择机制,成功挖掘出抗白叶枯病新基因Xa48。该成果不仅为作物抗病分子育种提供了具有自主知识产权的核心基因资源,更首次在作物中证实:基础抗病网络与病菌小种专化性抗病网络的叠加,可重构野生稻的广谱抗病性,同时维持高产特性,为育种实践开辟了新路径。

植物免疫系统的演化是长期驯化的结果。从野生稻到现代栽培稻的进程中,抗病基因的选择受生长与防御平衡的制约,不同生态区的环境压力导致基因差异保留。例如,籼稻主要种植于白叶枯病高发的东南亚及长江以南地区,而粳稻历史上分布于长江以北水患较少区域。随着农业灌溉体系完善,北方病害压力减轻,粳稻基因组中抗病基因Xa48逐渐被淘汰,仅在部分南方籼稻品种中保留。

研究团队通过大规模筛选数千份水稻资源,利用能突破国际首个克隆抗病基因Xa21防御的毒性菌株,在籼稻品种“双科早”中定位到新基因Xa48。进一步分析发现,Xa48与OsVOZ1蛋白形成的模块会显著降低粳稻产量,这是其被驯化剔除的关键原因。这一发现解释了抗病基因在不同水稻亚种中的分布差异,为精准育种提供了理论依据。

为验证抗病网络的协同效应,团队构建了水稻白叶枯病抗性综合平台。该平台以XA21(基础抗病基因)和XA48(专化性抗病基因)为核心,通过杂交聚合两种抗性,培育出新品系水稻。田间试验表明,这些新品系在经历台风、洪水等极端气候后,仍能在不同稻区保持稳定抗性,且产量等农艺性状未受影响。实验证明,基础抗病性如同人体对感冒的普遍防御反应,而专化抗病性则针对特定病原菌变种产生强效抵抗,二者叠加可实现广谱抗病与高产的统一。

这一突破为作物病害绿色防控提供了新策略。传统育种往往侧重单一抗性,而新范式通过整合多层次免疫网络,既拓展了抗病谱系,又增强了抗性强度。研究团队表示,下一步将探索该模式在其他作物中的适用性,推动抗病育种从“被动应对”向“主动设计”转变。

 
 
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