揭示高粱遗传缺陷真相 易患寄生植物困扰

中国科学家发现新机制对抗寄生植物独脚金：高粱中的外排转运蛋白SbSLT1和SbSLT2

在自然界中，寄生植物对作物和粮食构成了不小的威胁。
它们通过特殊的结构侵入寄主植物的组织，吸取所需的营养物质，严重影响了作物的正常生长。
针对这一问题，中国科学家取得了一项重大突破。
在国际顶级学术期刊《细胞》上，中国科学家公布了一项合作研究成果，他们首次从高粱中发现了两个独脚金内酯外排转运蛋白SbSLT1和SbSLT2，这两个基因的发现为培育抗独脚金寄生的高粱品种提供了重要的理论依据和基因资源。
这一研究具有里程碑意义，标志着在作物抗寄生领域的新进展。

一、寄生植物的威胁与独脚金的特性

寄生植物靠吸取寄主植物的养分来维持生命，对农业生产和生态系统产生重大影响。
独脚金属是一类主要寄生在高粱、玉米、谷子等单子叶作物上的寄生植物，它在非洲、亚洲和部分热带地区的粮食生产中造成了严重制约。
独脚金的寄生过程极为隐蔽且难以防治，其种子可在土壤中休眠超过20年，一旦感知到寄主植物释放的独脚金内酯（SLs），便会迅速萌发并侵入寄主植物的根部，建立寄生关系。

二、研究的背景与成果

针对这一难题，由中国科学院遗传与发育生物学研究所科研团队联合中国农业大学、先正达集团中国以及崖州湾国家实验室等多家单位展开合作研究。
研究团队通过解析缺磷条件下独脚金易萌发寄生的生理过程，发现了缺磷促进高粱SLs外排的现象。
基于原创的基因挖掘技术结合大数据分析和相关分子及细胞生物学技术，最终鉴定出高粱中两个关键的SL外排转运蛋白SbSLT1和SbSLT2。
这两个基因在高粱与独脚金的种子萌发和生长中起着重要作用。
当这两个基因被敲除后，独脚金种子的萌发显著降低。

三、田间实验与实际应用

在实验室研究的基础上，研究团队进行了田间小区试验。
结果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品种对独脚金的抗性显著增强，寄生率降低了67-94%，同时高粱的产量损失减少了49%-52%。
这一成果不仅为培育抗独脚金寄生的高粱品种提供了重要的基因资源和技术支持，更重要的是，这一发现为作物抗寄生领域提供了新的思路和工具。

四、关键氨基酸位点的发现与应用前景

除了上述成果外，研究团队还发现了作物此类外排转运蛋白的保守关键氨基酸位点。
科学家进一步通过AI模拟预测了SbSLT1和SbSLT2上形成SL转运通道的关键氨基酸苯丙氨酸位点。
值得注意的是，这一位点在所有重要作物转运通道同源蛋白中都存在。
目前，玉米ZmSLT1和ZmSLT2的SL外排功能已被证实，这为重要作物抗寄生提供了具有广泛应用前景的解决方案。
这表明SL转运机制可能存在保守性，为后续抗寄生作物的育种提供了重要的参考依据。

五、对未来的展望

研究团队表示，这一发现和功能解析为作物抗独脚金寄生育种提供了新的思路和工具，具有重要的理论和应用价值。
未来，联合研究团队将进一步验证相关基因在其他重要作物中的作用并推动抗独脚金寄生作物的产业化。
随着研究的深入，科学家们还将探索更多有效的防治策略和方法来应对寄生植物的威胁。
相信在不久的将来，我们将能够有效解决寄生植物对农业生产的威胁，为保障全球粮食安全做出更大的贡献。

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