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稻瘟病是如何被预警的?基因定位确定“抗病英雄”身份

本文摘要:最前沿的探讨是如何被警告的,刘喜在田间调查水稻品种。照片由本人获得,有反击就有防卫,植物界的战争和人类的战争一样,水稻在亿万年的进化中积累了非常丰富的作战经验。如何唤起自己的免疫系统开始战斗?面对稻瘟病菌的重兵,谁是哨兵?找到敌情后,如何传递军事情报抵抗入侵?水稻用什么战术登陆作战?

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最前沿的探讨是如何被警告的,刘喜在田间调查水稻品种。照片由本人获得,有反击就有防卫,植物界的战争和人类的战争一样,水稻在亿万年的进化中积累了非常丰富的作战经验。如何唤起自己的免疫系统开始战斗?面对稻瘟病菌的重兵,谁是哨兵?找到敌情后,如何传递军事情报抵抗入侵?水稻用什么战术登陆作战?经过8年的深入研究,南京农业大学万建民院士团队通过突变体检测、遗传分析和基因定位等方法,顺利克隆出了控制水稻先天免疫系统的新基因OsCNGC9,说明了这个基因影响水稻苗期水稻疫情抵抗性的分子机制,找到了水稻依赖钙离子地下通道,唤起了自己免疫系统抵抗水稻疫情的内在本质,揭开了水稻战水稻疫情的谜团。

前几天,研究成果在网上公开发表了国际权威学术期刊Cell。小姐专家中选择了家伙,看到8株水稻叶经常出现褐色炎症,就像老年斑一样,南京农业大学副研究员刘喜脊皱着眉头,说小人来了。作为育儿专家,他是个小姐姐,讨厌棒青籽黄长得漂亮的水稻,这些股票同意出局。

他没想到这8株感染了稻瘟的病苗就像袁隆平发现的野生水稻一样,不会成为他现在最重要的科研发现,开辟了水稻研究领域的新里程碑。那是2011年3月的一天,他在海南选育基地阅兵了他手下的10多万兵-10多万股水稻,当时这8根水稻在抽穗。像农民一样,刘喜脸晒黑了,为了减缓选育工程的进度,他像候鸟一样,冬天在海南,夏天在南京养水稻。

刘喜在海南种了10多亩水稻,他的水稻材料太多,有三四千种不同种类的育种材料,一种材料种40株苗,每天在田里仔细观察、拍照、记录。他忘记了每根稻子的名字号码和样子,每根稻子每月至少观察四次。这8只股票本来就不算什么,三四千根稻种最后不能有几个品种排名,交配推进。

几天后,他又看到了这八个小人。老年斑蔓延,势头也不好,个子有点矮。他要求再等一会儿仔细观察。

一个月过去了,这八个小人物的老年斑之后扩大了,但没有生病,和其他长时间的水稻一样收集浆果,看起来很瘦。到底是什么原因让这8股水稻长得这么小?看到小人家旁美丽的伙伴们,刘喜深思熟虑,开始关注。进账时,他分别进账了这八个小人,回南京种植。

在南京种植这一代,小人小人不显着。刘喜不灰心,显然这个男人是单眼皮一样的隐性基因控制。他要求后种,想到小人的男人是什么样的。

另外,倒数的两代,倒数的苔藓植物纯合后,小人的丑陋的样子再次平稳地遗传下来,倒数经常出现老年斑等特征,和第一代一样,虽然丑陋,但也能生存下来,繁殖子孙。2013年初,刘喜作为新的突变材料向万建民院士报告。

万建民院士要求作为一个项目开始研究。基因定位确认抗病英雄的身份,这个项目交给了23岁的毛头年轻人王家昌,在南京农业大学读硕士学位。

指导老师王益华教授说,这个项目毕业没问题,怎样才能找到取决于你自己。王家昌也没想到这个项目会有很大的成就。他当时认为博士毕业后能找到粗俗的工作就结束了。

获得这种类似的水稻材料,王家昌开始用遗传学、分子生物学手段对其进行细致的分析。从田间成长的表现来看,小人开始变丑是在水稻抽穗后再次发生的。

小人也不是小人,和长时间的水稻一样。通过遗传学分析,刘喜找到了小人和长期同行杂交的第二代,1/4经常出现小人的表格。根据孟德尔的遗传法则,控制小人的丑陋是隐性遗传基因,和刘喜以前的推测一样。实现基因定位。

王家昌和刘喜将这个小人家伙的12条染色体与长时间的品种进行对比,逐一筛选,考虑哪个基因再次变异。科学研究的工作很无聊。水稻基因有3万多个,王家昌和刘喜根据染色体的品牌分子标记,在第9条染色体上寻找不同容貌的染色体片段。

得到这个片段后,两人开始进入家庭,展开基因序列,寻找这个隐藏的小人丑陋背后的犯人。他们利用生化方法分析发现,原本小人的长期基因相当破坏,失去了功能!根据这个长期基因的特点,根据生物学界的命名规则,他们给这个基因起了名——OsCNGC9(全称阿九)。

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在生物体中,离子通道就像城门,有专家值班,各种离子可以通过专用的地下通道去那里。他们发现钙离子讨厌回到阿九值班的城门。

王家昌有点困惑:钙离子、阿九和小人的丑陋之间有什么关系?我应该向哪个方向进行研究呢他开始查询各种文献资料。两年内,他还在考虑什么影响水稻的育性还是导致水稻凋零?有可能影响股票的低性状吗?老年斑、个子矮、后代少等表型性状究竟有什么关系?两年过去了,关注的几个研究方向没有取得好结果,王家昌很感情。2015年下半年,他在读者文献时发现,植物抗病过程中会有大量离子向细胞传递防卫信息,钙离子是普遍认为的第二信使(第一信使是植物激素-记者记录),但通信兵钙离子是指哪个地下通道进入植物抗病领域的科学家们奇怪的。

这个小人的老年斑是许多最重要的免疫系统基因行经功能的特征。阿九影响信息传输吗?为什么在值班钙离子地下通道?稻瘟病是水稻癌,反击的水稻伤亡严重,轻则减产20%,轻则颗粒无收。农业部数据显示,近年来,稻瘟病每年给我国造成30多亿公斤的粮食损失,世界上每年亏损的粮食6000万人不吃一年。当他明确提出了稻瘟病的研究方向时,领导万院士非常感兴趣,并给他一些建议,反对他进行研究。

融合多年的田间仔细观察,刘喜也反对这个方向。王家昌先分析阿九是否有稻瘟抗病性。为了防止老年斑等其他因素对稻疫抗性分析的影响,他们自由选择对尚未变丑的丑男展开抗性分析,发现其抗病性差,免疫力下降,阿九与钙离子关系密切。

抗病英雄的英雄伟业必须研究的是阿九值班的城门是钙离子专用的地下通道吗?确认该结论必须在动物细胞中开展电生理学实验。跨学科的研究问题放在他们面前,王家昌还在研究植物,突然转移到动物学领域,感到瞎了眼。此时,中国科学院上海生命科学研究院植物生态研究所协助他,将阿九转化为人胚肾细胞:阿九值班的是钙离子地下通道,细胞内外产生电压后,钙离子构成的电流不显着。

实验结果如预期,当发生电压至-200mV时,电流值超过-100分pa,证实阿九是钙离子专用地下通道。在植物抗病过程中,钙离子也回到了这个地下通道吗?经过一系列生理生化实验分析,阿九壮烈牺牲,没有人打开城门,钙离子地下通道失去功能,通信兵钙离子不能进城运送军情,城内防卫虚弱,无人战斗。研究人员发现,小人物的其他免疫系统指标低于正常水稻。这指出阿九是值班专用的军事情报地下通道情报官,他们给它起个月的名字——环核苷酸离子通道9。

此时,另一个疑问经常出现在他们的脑海里,通信兵钙离子进城送军,谁落下情报官阿九报告,使通信兵钙离子成功进城,纳敲警报开始免疫反应?通过一系列的生化实验,他们发现了另一个控制抗病反应的基因OsRLCK185(全称阿五),哨兵阿五发现外敌侵略信号后,急忙向情报官阿九报告,阿九关上城门,将通信兵钙离子进入细胞,水稻中枢开始免疫反应,加强了水稻的抗病性。战斗过程逐渐在研究者脑海中构成。

在水稻和稻瘟病原菌的登陆作战中,情报官阿九开始了重要的发展。文章通信作者万建民院士给记者以生动的比喻,这一系列过程就像攻守战。此前研究者们只是看到了通讯兵,对于之前的信息官和哨兵如何发挥作用知之甚少。

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该实验建立了新的研究领域,通过新的基因找到了钙离子地下通道。这是从病原识别钙通道转录的免疫系统信号传导途径,说明了新的基因(OsCNGC9)在钙离子增高和水稻抗病中的发展,为水稻外用水稻疫病的选择取得了最重要的材料和理论基础。为了研究抗病英雄阿九是否需要有改善水稻流感抗病性的潜力。

研究人员们用转基因等方法开展检测。将抗病英雄阿九搬到长期水稻品种中仔细观察抗病性变化。实质上,在水稻细胞中减少了一部分抗病基因,相当于减少了一些专用的军情传递地下通道。

王家昌说明了。下一步是分化包括新基因在内的细胞,培育成稻苗,仔细观察稻苗疫苗的稻瘟病原菌,发生茁壮的变化。实验检查顺利,新基因明显提高水稻抗病性,数据统计分析差异明显。

万建民院士助理江玲教授解释说,该项目跨学科跨平台获得中国农业科学院作物科学研究所、中国科学院上海生命科学研究所植物生态研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所等科学研究机构共同反对。科学界关注钙离子地下通道的研究成果。万建民指出,这项成果为水稻外用水稻流感病的选择获得了最重要的材料和理论基础。文章联合第一作者、南京农业大学王家昌博士告诉记者,他之后研究了钙离子地下通道在植物中的功能,这个项目改变了人生计划。


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