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我国科学家揭示干旱加重小麦茎基腐病分子机制

时间:2026-06-17 13:41
中国农科院研究揭示,TaMPK3基因是协调小麦茎基腐病与干旱胁迫相互加重的核心分子开关。该基因增强抗病性却削弱抗旱性,敲除后负面互作消失。研究为培育抗病抗旱小麦提供了精准育种路径。

先说一个在农业生产实践中长期存在的困惑:旱地麦田或在干旱年份里,小麦茎基腐病往往格外严重;反过来,被茎基腐病侵扰的麦田又更不抗旱——这两种胁迫之间似乎存在着某种“狼狈为奸”的关系。但长期以来,这种生物胁迫与非生物胁迫相互加重的分子基础,一直是个未解之谜。

中国农业科学院作物科学研究所徐兆师研究员团队的最新研究,终于解开了这个谜题。他们系统解析了TaMPK3基因在协调茎基腐病与干旱胁迫“协同致害”中的核心作用,相关成果已发表在《自然·通讯》。简单来说,就是找到了一个关键的分子开关,它同时控制着小麦面对病害和干旱时的反应,而这两种反应彼此掣肘。


具体来看,当病菌入侵小麦时,植株会启动一批抗病相关的信号基因;但如果同时遭遇干旱,这批基因的活性就会被明显抑制。研究锁定了一个关键基因——TaMPK3,它能够增强小麦对茎基腐病的抵抗力,但同时也会削弱小麦的抗旱性。这是一个典型的“双刃剑”因子。

借助基因编辑技术敲除TaMPK3后,干旱与茎基腐病之间那种相互加重的负面互作机制便消失了。这直接证实,TaMPK3正是协调两种胁迫反应的中枢节点。它的调控逻辑非常清晰:一方面,通过磷酸化转录因子TaWRKY26,激活甾醇合成基因簇,从而增强抗病能力;另一方面,通过促进脱落酸受体TaPYL4的降解,削弱了植株对干旱的适应能力。

这就解释了为什么在干旱条件下,茎基腐病的危害会呈指数级上升。当茎基腐病发生时,TaMPK3被诱导高表达,植株反而对干旱更敏感;而当干旱环境抑制TaMPK3表达时,植株的抗病性又被大幅削弱。两种胁迫就这样互相放大伤害,最终在干旱、半干旱麦区造成显著加重的病害程度。

不过,这项研究的价值远不止于解释现象。它为小麦抗病与抗旱的分子设计育种提供了一条明确的路径:通过精准基因编辑抑制TaMPK3,从而阻断干旱与茎基腐病的负面互作;同时,协同调控其下游的正面效应基因,以期培育出兼具高抗病性和高抗旱性的“超级小麦”。这是一个从分子机制直接指向育种策略的漂亮闭环。

来源:https://www.163.com/dy/article/KVK65M4H0514R9OJ.html
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