圆柱山羊草研究揭示小麦颖枯病新型抗性机制
2025-11-12 13:42
来源:美国植物病理学会
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德国基尔植物研究所与普朗克进化生物学研究所联合研究发现,野生草种圆柱山羊草对小麦颖枯病菌具备独特抗性机制。共聚焦激光扫描显微镜 (CLSM) 图像显示了感染了 IPO323(不亲和)和 Zt469(亲和)小麦颖枯病菌分离株的圆柱山羊草 (Aegilops cylindrica) 叶片。显微图像来自 CLSM 分析,采用图像 z 轴堆叠的最大投影。细胞核和植物组织以紫色显示,真菌菌丝以绿色显示。除不亲和互作的感染后 4 天 (dpi) 样本外,图中仅显示了在植物组织内生长的真菌菌丝。字母表示图像所代表的感染阶段。紫色标注的时间点用于 RNA 测序分析。A,在亲和互作过程中可以观察到四个感染阶段(A 至 D),代表了从早期生物营养到晚期坏死营养的所有阶段。B,不亲和互作样本仅显示真菌在表面增殖并通过气孔侵入(0 和 A 阶段)。

研究团队通过遗传学与显微技术分析,发现圆柱山羊草在感染早期阶段能有效阻止病原菌侵入。基尔植物研究所研究员伊娃·斯图肯布罗克表示:“最令我们兴奋的是,圆柱山羊草为小麦抗小麦疫霉的植物免疫机制提供了全新的见解,这是以前小麦中未知的。这一发现为育种者提供了增强抗性和开发更可持续的防治策略的新目标。”

转录组研究显示,圆柱山羊草能维持关键免疫基因表达以抵御特定病原菌侵染。该研究首次构建了圆柱山羊草转录组图谱,揭示其通过气孔防御机制建立抗性的新路径。研究人员观察到病原菌通过抑制免疫反应突破植物防御的现象,斯图肯布罗克将此过程描述为“分子破坏”。

这项发表在《分子植物-微生物相互作用》的研究为小麦抗病育种提供了新方向。圆柱山羊草基因组结构相对简单,但其与病原菌互作机制与栽培小麦高度相似,使其成为理想的抗性基因供体。研究团队指出:“这项研究扩展了我们对植物与病原体相互作用的认识,并为培育能够抵抗世界上最具破坏性的谷物病害之一的小麦品种提供了路线图。”

该研究同时凸显了保护野生近缘植物对保障全球粮食安全的重要性。圆柱山羊草等野生种质资源中蕴含的抗病性状,将为作物可持续生产提供新的遗传基础。

更多信息:Rune Hansen 等人,《野生小麦近缘种的比较转录组学和显微分析揭示了病原体小麦颖枯病菌(Zymoseptoria tritici)免疫抑制的新机制》 ,《分子植物-微生物互作》(2025)。期刊信息:分子植物-微生物相互作用

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