田间头号杂草——稗草的“秘密武器”找到了
来源:儿童玩具网 发表于2019-11-01 21:12:21 编辑:刘若英
摘要: 稻田水浅,江湖水深。走在秋天的田埂上,浙大农学院的樊龙江教授宣布感叹。他左面的稻田稻穗金黄丰满,而右边则是一番惨象,零散的水稻被杂草强势

“稻田水浅,江湖水深。”走在秋天的田埂上,浙大农学院的樊龙江教授宣布感叹。他左面的稻田稻穗金黄丰满,而右边则是一番惨象,零散的水稻被杂草强势攻击,难觅踪迹。为了搞清楚这场“江湖”之争,樊龙江团队对田间头号杂草——稗草进行了全基因组测序和水稻化感互作试验,找到了稗草与水稻相争的“秘密武器”,并对水稻育种指出了一种新的基因资源。

10月18日,相关研讨论文Echinochloa crus-galli?genome analysis provides insight into its adaptation and invasiveness as a weed(www.nature.com/articles/s41467-017-01067-5)在Nature Communications在线宣布。该研讨前后历时6年,共有来自5个国家16个研讨团队参加研讨。我国水稻所郭龙彪研讨员和浙大邱杰博士为论文一起榜首作者,通讯作者为樊龙江教授和湖南省农科院柏连阳研讨员。

发现“秘密武器”

我国农田中,稗草居15种损害严峻的杂草之首。现在来说,防备这种杂草有必要依托喷施化学除草剂。

稗草和水稻亲缘联系不算近,相比之下,它与玉米和小麦联系更近。但不知从什么时候起,稗草却和水稻伴生在一起了,而且在外形、成长期和养分的需求,与水稻越来越挨近,费事也越来越大。本年3月,美国科学家牵头世界杂草基因组协作安排(International Weed Genome Consortium, IWGC)安排榜首次会议,来自七大洲的科学家确认了10个最优先需求展开基因组测序的单双子叶杂草清单,稗草位列Ten Most Wanted之首。

图:IWGC确认的10个优先展开基因组研讨的单双子叶杂草(名单后附),其间稗草是重中之重的“通缉”目标(引自Karl Ravet)

樊龙江是作物科学研讨所的专家,为了澄清通缉犯的套路,他决议变成“卧底”去探探。他期望经过基因组测序,在植物间寻觅化感效果的相关头绪。

植物化感效果简略的说便是植物的“化学武器”。成长过程中,植物会向环境开释特定的防御性化学物质,然后影响附近植物成长。这种“化学武器”由于是内源性的,生态友爱,所以在农业生产中被广泛用来杂草防控。之前研讨的研讨显现,水稻本身会排泄一种稻壳素,协助其与稻田杂草(如稗草)竞赛。

樊龙江团队经过基因组研讨发现,稗草能排泄一种叫丁布的次生代谢产品,能够显着按捺水稻成长。他们在基因组研讨中找到了能组成丁布的三个基因簇。在与水稻混种时,该基因簇会快速发动“制作”丁布。樊龙江说,丁布是稗草独有的秘密武器,而水稻没有。而且,水稻的“杀手锏”稻壳素,稗草也能组成。

因而,不凭借除草剂的威力,水稻肯定“斗”不过稗草。

稗草“逆袭”

探清稗草“家底”,樊龙江又从“卧底”还原成作物学家,从水稻育种的视点想到了一件事。

盖茨基金会自2008年以来一向赞助多个科学组织展开C4(碳4)水稻育种研讨。水稻为C3(碳3)植物,而玉米、高粱等作物为C4作物。C4植物的光合功率要高出许多。科学家们一向期望能创制出C4水稻种类,然后进步水稻产值。

樊龙江说,能够使用稗草基因资源为水稻育种服务。稗草是典型的C4植物,与水稻有着相同的生境和株型,关于C4水稻育种来说对错常抱负的形式植物和C4途径基因供体。“比方,咱们能够先把稗草C4途径要害基因一个个导入水稻中,经过杂交方法将基因聚合,来看看这样聚合的水稻光合功率是否会进步,水稻的产值是否会显着进步?”相关的试验正在发展中,樊龙江说:“我期望稗草能‘逆袭’成功,成为水稻育种家门的心肝宝贝。”

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附:10种田间杂草中文名和拉丁文名

 

田间头号杂草——稗草的“秘密武器”找到了

稗草Echinochola crus-galli;假高粱Sorghum halepense;黑麦草Lolium perenne;杂草稻Oryza sativa f.spontanea;看麦娘Alopecurus myosuroides;二穗短柄草Brachypodium distachyon;反枝苋Amaranthus?retroflexus;豚草Ambrosia artemisiifolia;扫帚苗Kochia scoparia;小飞蓬Conyza Canadensis。

(文/周炜?朱原之)

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