作物如何對抗寄生植物？我國科學家發(fā)現(xiàn)關鍵基因

人民網(wǎng)北京2月13日電 （記者趙竹青）記者從中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所獲悉，該所科研團隊與多家單位合作，在“作物抗寄生植物研究”方面取得重要突破，有望為寄生植物危害較為嚴重的地區(qū)糧食安全作出貢獻。相關研究成果于北京時間2025年2月13日發(fā)表于國際學術期刊《細胞》。

寄生植物對農作物構成重大威脅，其侵入作物組織吸取營養(yǎng)的方式，類似于人類寄生蟲對健康的影響，嚴重干擾作物正常生長，影響農業(yè)生產與生態(tài)平衡。尤其是名為獨腳金屬（Striga spp.）和列當屬（Orobanche spp.）的寄生植物對農作物造成嚴重危害。其中，獨腳金屬主要寄生在高粱、玉米、谷子等作物，嚴重制約著非洲、亞洲和部分熱帶地區(qū)的糧食生產。而列當屬是主要影響的蔬菜作物如番茄、馬鈴薯、向日葵等。

獨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腳金內酯，便會迅速萌發(fā)并侵入寄主植物的根部，建立寄生關系。傳統(tǒng)的防治方法如化學藥劑、輪作、土壤改良等效果有限，且成本高昂。因此，培育抗獨腳金寄生的作物品種成為解決這一問題的關鍵。

我國科研團隊首次從高粱中發(fā)現(xiàn)了兩個獨腳金內酯外排轉運蛋白，命名為SbSLT1和SbSLT2，發(fā)現(xiàn)敲除這兩個蛋白編碼基因后，高粱對獨腳金的抗性能顯著提高。這一發(fā)現(xiàn)為培育抗獨腳金寄生的高粱品種提供了重要的理論依據(jù)和基因資源。研究團隊在獨腳金高發(fā)地區(qū)進行了田間試驗，結果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種對獨腳金的抗性顯著增強，寄生率降低了67%～94%，同時高粱的產量損失減少了49%～52%。這一成果為培育抗獨腳金寄生的高粱品種提供了重要的基因資源和技術支持。在此基礎上，研究團隊進一步通過AI預測和分子及細胞生物學等方法揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用機制并發(fā)現(xiàn)相關知識能夠用于所有重要作物的抗寄生的育種設計中。

據(jù)了解，這項研究為作物抗獨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用價值。未來，聯(lián)合研究團隊將進一步驗證相關基因在其他重要作物中的作用并推動抗獨腳金寄生作物的產業(yè)化。