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作物所初步闡明煙草受青枯菌侵染的生理和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制和不同抗源的抗性機(jī)理差異
近日，作物研究所煙草團(tuán)隊(duì)針對(duì)煙草與青枯菌互作機(jī)制及抗病機(jī)理的研究論文“Comparative transcriptome profiling reveals defense-related genes against Ralstonia solanacearum infection in tobacco” 在國際植物學(xué)期刊《Frontiers in Plant Science》在線發(fā)表（文章鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.767882/full）。作物研究所潘曉英博士為文章第一作者，張振臣副研究員為通訊作者。
該研究以現(xiàn)有已知抗源的高抗青枯病種質(zhì)GDSY-1為抗源、以全國種植面積最大的煙草主栽品種K326為輪回親本獲得煙草近等基因系，以K326為對(duì)照，通過苗期接種青枯菌，研究2個(gè)不同抗性來源材料的轉(zhuǎn)錄組和生理指標(biāo)差異，初步闡明了煙草受青枯菌侵染的生理和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制和不同抗源的抗性機(jī)理差異，為GDSY-1抗病基因挖掘、抗病育種利用及深入研究植物與病原菌相互作用的分子機(jī)制奠定了理論基礎(chǔ)。
青枯病是由青枯雷爾氏菌（Ralstonia Solanacarum）引起的最具毀滅性的細(xì)菌性病害之一，該病菌能侵染50多個(gè)科、數(shù)百種植物，是世界上分布最廣、危害最重、造成損失最大且最難防治，在熱帶和亞熱帶發(fā)病尤為嚴(yán)重，并有向高緯度、高海拔冷涼地區(qū)逐步蔓延的趨勢(shì)。該病害是典型的維管束病害，植物根、莖、葉等部位均可被侵染，但主要危害植物的根和莖，病株側(cè)根常變黑腐爛，莖部可見黑色條斑，青枯菌從植物根部或莖部傷口侵入，進(jìn)入維管束組織后擴(kuò)展，造成導(dǎo)管堵塞，影響水分運(yùn)輸，植物莖葉由于得不到水分的供應(yīng)而枯萎。針對(duì)該病的防控，研究者從改善耕作制度、土壤處理、生物或藥劑防治等方面已開展了大量研究，但至今仍無理想的防控措施。
自1880年首次在美國北卡羅萊納州發(fā)現(xiàn)該病害以來，國內(nèi)外研究者們從未停止過尋找煙草青枯病抗源及選育抗病新品種， 20世紀(jì)初至末期，美國育種家通過近百年的研究成功利用抗源T.I.448A選育出10余個(gè)抗青枯病品種，但由于抗病品種在農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面表現(xiàn)稍差，無法大面積推廣種植。由于缺乏新的抗源，近60年來國內(nèi)外煙草抗青枯病育種沒有重大進(jìn)展，至今，適宜烤煙煙葉生產(chǎn)的高抗青枯病品種仍然稀缺。
近年來，作物研究所煙草研究團(tuán)隊(duì)一直致力于開展高抗青枯病煙草品種的選育研究，已取得較大的進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)從我國地方曬煙資源中篩選出抗性顯著優(yōu)于現(xiàn)有已知抗源的高抗青枯病種質(zhì)GDSY-1，針對(duì)GDSY-1開展了抗性遺傳與機(jī)理、抗病基因定位等相關(guān)研究。同時(shí)，針對(duì)抗青枯病育種材料，開發(fā)SNP分子標(biāo)記成功，并獲授權(quán)專利一項(xiàng)“一種煙草青枯病的SNP分子標(biāo)記、其獲得方法及其應(yīng)用”，該SNP標(biāo)記可在植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)早期鑒別其抗性，已應(yīng)用于煙草抗青枯病育種工作，大大提高了育種效率。
該研究在中國煙草總公司煙草基因組計(jì)劃重大專項(xiàng)和廣東省煙草公司項(xiàng)目的資助下完成，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所和廣東省煙草南雄科學(xué)研究所參與相關(guān)研究工作。上述研究得到云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院謝賀博士在參考基因組上的幫助。
