当植物只有种子时检测其抗病性
在遵循遗传特性培育抗逆性植物的有时迷雾重重的旅程中，一个新发现的基因照亮了大豆对毁灭性疾病的自然抵抗力的道路。
普渡大学于周四（11 月 18 日）宣布与 Corteva Agriscience 建立学术-产业合作伙伴关系，从而确定了一个负责疫霉抗性的单个基因，因此植物育种者可以轻松检测出哪些植物具有该特性。
“使用分子标记进行测试只需要一个微小的 DNA 样本，因此即使是种子也可以很容易地检查这种抗病性，”说 马建新, 教授 农艺学 在带领团队的普渡大学农业学院。 “我们不必等待植物生长才能确定它是否具有这种特性，也不必浪费资源培育没有这种特性的植物。这种精准育种加快了将新的、健壮的品种交到农民手中的速度。”
该基因命名为 Rps11，赋予对病原体的广谱抗性。该团队确定并克隆了该基因，这是创建可精确检测该基因存在的分子标记的关键步骤——与测试 COVID-19 时使用的原理相同。 Nature Communications 发表了一篇 纸 详细说明团队的工作。
疫霉是一种导致根腐病和茎腐病的霉菌，它会破坏大豆田，每年给全世界农民造成的损失超过 $10 亿美元。与真菌和其他病原体一样，土壤传播的霉菌随着时间的推移而进化，现有大豆品系的抗性正在减弱，马说，他也是 普渡大学的下一步行动 在植物科学和大学的成员 植物生物学中心.
普渡大学农学教授马建新拿着一株大豆的叶子。在马云身后，左起依次是学生王卫东、Chance Clark 和 Dominic Provancal。作为 Purdue 的 Next Moves 植物科学计划的一部分，Ma 正致力于改良大豆植物。图片来源：普渡大学 / Tom Campbell
“这种病原体很难使用杀真菌剂来控制，杀真菌剂也很昂贵，并且对环境有潜在影响，”他说。 “基因抗性是预防它的最好方法。除了 Rps11 之外，合作还鉴定了另外三个基因，这些基因也对病原体具有出色的抵抗力，我们希望也能够克隆这些基因。”
“Corteva Agriscience 很高兴与普渡大学合作，为我们的农民客户开发潜在的解决方案，”Corteva 全球大豆主管 Jeff Thompson 说。 “这与我们与赠地大学合作创造创新解决方案以保护我们的大豆作物免受病虫害侵害的兴趣非常吻合。”
Ma 说，Corteva 提供了最先进的设施以及与顶尖科学家的合作。项目团队使用公司的高通量基因分型和测序技术来查明负责疫霉抗性的新基因。通过与 Corteva 科学家的直接互动，此次合作还为普渡大学的本科生和研究生提供了培训平台和高级研究经验。
Rps11 基因存在于基因组的一个复杂区域。该区域携带十几个在结构上与 Rps11 相似但在功能上截然不同的基因。该地区此类基因的数量因植物品种而异，从 5 个到 23 个不等，因此很难找到 Rps11。
“如果我们只依赖公开可用的大豆参考基因组，我们就不会捕获 Rps11，”马说。 “该区域存在于这些基因组中，但与产生抗性的基因对应的区域并不存在。因此，我们必须解码 Rps11 供体系中的整个区域，如果没有 Corteva 的设备和专业知识，我们不可能做到这一点。”
他说，在该地区整个序列的指导下，该团队能够在几个月内设计出一套 DNA 标记，用于对超过 17,000 株植物进行高通量基因分型，最终查明该基因。
他说，研究小组希望能够对他们确定的其他三个基因做同样的事情。
“如果可以用多种赋予抗病性的基因培育植物，它们就会有多层保护，”马说。 “我们还计划探索该基因组区域的结构变异如何产生抗药性，以了解并可能以其他方式提高抗病性。我们希望为可持续农业提供尽可能多的工具。”
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