科技日報(bào)北京2月12日電 （記者陸成寬）就像寄生蟲危害人體一樣，寄生植物也會(huì)讓作物遭殃，破壞糧食生產(chǎn)。據(jù)《細(xì)胞》雜志12日報(bào)道，中國科學(xué)家在高粱中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)鍵基因，它們可像“開關(guān)”一樣控制高粱的抗寄生能力。“關(guān)閉”這兩個(gè)基因后，高粱抵抗寄生植物——獨(dú)腳金的能力顯著增強(qiáng)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為培育抗獨(dú)腳金寄生的高粱品種提供了重要理論依據(jù)和基因資源。

寄生植物對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)有著重要影響。它們通過特殊的結(jié)構(gòu)（如吸器）侵入寄主植物組織，從中吸取所需營養(yǎng)物質(zhì)，影響作物正常生長。獨(dú)腳金就是一種寄生植物，主要寄生于高粱、玉米、谷子等單子葉作物，嚴(yán)重制約非洲、亞洲和部分熱帶地區(qū)糧食生產(chǎn)。

獨(dú)腳金的寄生過程極為隱蔽且難以防治，其種子在土壤中可以休眠超過20年，一旦感知到寄主植物釋放的獨(dú)腳金內(nèi)酯，便會(huì)迅速萌發(fā)并侵入寄主植物的根部，建立寄生關(guān)系。化學(xué)藥劑、輪作和土壤改良等傳統(tǒng)方法防治效果有限，且成本高昂。因此，培育抗獨(dú)腳金寄生的作物品種成為解決這一問題的關(guān)鍵。

在這項(xiàng)研究中，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位的科研人員，通過解析缺磷條件下獨(dú)腳金易萌發(fā)寄生的生理過程，發(fā)現(xiàn)缺磷促進(jìn)高粱獨(dú)腳金內(nèi)酯外排的現(xiàn)象，并利用原創(chuàng)的基因挖掘技術(shù)以及大數(shù)據(jù)分析、相關(guān)分子及細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)，首次從高粱中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)腳金內(nèi)酯外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SbSLT1和SbSLT2。

“我們發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)基因在高粱與獨(dú)腳金的種子萌發(fā)和生長中起著重要作用。敲除這兩個(gè)基因后，獨(dú)腳金種子的萌發(fā)率顯著降低。”論文通訊作者、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員謝旗說，“我們還在獨(dú)腳金高發(fā)地區(qū)進(jìn)行了田間小區(qū)試驗(yàn)。結(jié)果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種，對獨(dú)腳金的抗性顯著增強(qiáng)，寄生率降低了67%—94%，同時(shí)高粱的產(chǎn)量損失減少了49%—52%。”

這一發(fā)現(xiàn)和功能解析為作物抗獨(dú)腳金寄生育種提供了新的思路和工具，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值，有望為寄生植物危害較為嚴(yán)重地區(qū)的糧食安全作出重要貢獻(xiàn)。未來，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)基因在其他重要作物中的作用，并推動(dòng)抗獨(dú)腳金寄生作物的產(chǎn)業(yè)化。