稻瘟病是世界性的重要水稻病害之一,，該病由真菌感染所致，危害地域廣泛,，在大風吹動下可在同一時間席卷整個田野,，摧毀水稻，甚至可能導致顆粒無收,。如今,，據(jù)最新出版的美國《科學》雜志報道，日本科學家在水稻中鑒別出一種基因,，有望持久抗擊稻瘟病,。
植物病理學家、國際水稻研究所所長羅伯特·齊格勒（Robert Zeigler）稱稻瘟病是“一個災難性問題”,；國際水稻研究所估計,，這種稻病會導致85%的減產量。在我國,，它同紋枯病,、白葉病并列為水稻三大病害。
稻瘟病又稱稻熱病,，在水稻的整個生育階段皆可發(fā)生,，由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）感染所致，以分生孢子作為初侵染與再侵染的接種體,，借氣流傳播,，從寄主表皮直接侵入致病。病害發(fā)生流行同氣候,、品種,、肥水管理、病原菌生理小種變異等關系密切,；按為害時期和部分的不同,，可分為苗瘟、葉瘟,、節(jié)瘟,、葉枕瘟、稻頸瘟和谷粒瘟等,。發(fā)達國家廣泛使用殺真菌劑來治理這種病害,，但在發(fā)展中國家，出于經濟原因或配送等方面的考慮,，絕大多數(shù)農民沒有采用殺真菌劑,。
育種研究人員已經發(fā)現(xiàn)了可抗擊稻瘟病的多種基因,，但是，經過轉基因工程攜帶有這些基因的水稻所產出的麥粒質量不高,，而且,，真菌會在一兩年里很快形成抗藥性，農民們不愿意種植這種抗病菌水稻,。
如今,，科學家們終于發(fā)現(xiàn)了一種新武器。Shuichi Fukuoka是日本國立農業(yè)生物學科學研究所的一名植物分子生物學家,，他領導的研究小組發(fā)現(xiàn)了一種全新的基因,，在不損害谷物品質的情況下有望持久對抗稻瘟病菌。澳大利亞科工組織植物產業(yè)部（CSIRO Plant Industry）的植物分子生物學家杰弗里·埃利斯說：“用遺傳方法更有效,、更持久地控制稻瘟病,，這是非常重要的。”
Fukuoka的研究小組將目標對準具有抗稻瘟病的水稻品種上,，這種水稻在日本已經被栽培了一個多世紀,，但一直不受歡迎。他們將這種水稻的抗病性追蹤到了數(shù)量性狀位點（QTL）上,，QTL是一段含一個或多個基因的DNA片段,，表明一個性狀是由一個或多個基因決定的。然而,，不幸的是,，他們在抗病水稻中鑒別出的QTL Pi21與水稻谷粒口感不好有關,。
Fukuoka和同事決定繼續(xù)在QTL Pi21中鑒別出抗病菌基因,，并試圖從這一DNA片段中分離出影響口味的基因片段,。利用可以在更小的DNA片段上運作的圖位克隆法,，他們發(fā)現(xiàn)了一種新的抗病菌基因，并將之取名為Pi21,。通過與其他水稻品種進行對比,，他們發(fā)現(xiàn)，如果去除Pi21對位基因或變異基因中的兩個部分,，那么這個DNA片段就會失去一些功效,。有趣的是，失去這些基因的QTL Pi21讓植物本身具備了抗真菌能力,。在易受稻瘟病侵害的水稻品種中,，Pi21基因的加入讓它們中的絕大多數(shù)具有了抗病能力。
以前曾經發(fā)現(xiàn)過抗病基因,，這些基因通過與單個病菌的單個基因作用而發(fā)揮作用,，但這種基因—基因間的相互作用會讓病菌很快演化出抗性,；Pi21基因的抗病原理與此不同，F(xiàn)ukuoka說：“Pi21基因有不同的結構和不同的機理,，所以,，我們認為它應該會有更持久的抗病能力。”
為了弄清這種基因對谷物品質的影響,，F(xiàn)ukuoka小組在大面積的土地上以間種的方式種植了攜帶QTL Pi21的水稻和高質量的商業(yè)化水稻,。在一種有異常口味的水稻中,，他們在Pi21附近發(fā)現(xiàn)了一種基因,，這種基因在口味很好的水稻中沒有被發(fā)現(xiàn)。于是,，他們在Pi21中剔除了這種表達不好口味的基因,，并將之植入商業(yè)化的水稻中。結果發(fā)現(xiàn),，這樣種植的水稻能夠抗擊稻瘟病,，谷粒的口味也沒有受到影響。
當然,，還需要作進一步的研究以確定這種基因的有效性,。Fukuoka等強調，與以前發(fā)現(xiàn)的抗病性基因相比,，這種新基因仍有不完善的地方,，比如，新基因的抗病性不是通過預防傳染而是通過限制疾病傳播表現(xiàn)出來的,。Fukuoka的團隊準備將相關的抗病基因整合在一起,。埃利斯說，基因“堆垛”在水稻育種中越來越多,。
《科學》的文章指出,，當攜帶Pi21基因的水稻品種一年后在日本進行商業(yè)化栽培后，這種基因的長期作用就會更加明晰,。Fukuoka表示,，國際水稻研究所計劃在不久的將來在熱帶地區(qū)的水稻品種中測試這種基因，這將有助于抗病性育種的研究,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Science 21 August 2009:DOI: 10.1126/science.325_925
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Dennis Normile
Breeders have found genes that provide resistance against rice blast, a devastating fungus that can cut yields up to 85%. But plants equipped with these genes produce lower-quality rice, and the fungus has quickly evolved to overcome resistance in as little as 2 years. At last, however, scientists appear to have found a winner. In this week's issue of Science (p. 998), a team of Japanese researchers describes a novel type of gene that promises lasting resistance without degrading grain taste.
