运用野生物种抗病基因为种植业带来希望
据德国媒体5月9日报道，科学家尝试运用野生物种的抗病基因寻找对抗有害真菌的方法。研究卓有成效，为种植人员带来希望。
许多农作物在培育过程中丧失了抗病基因，因此抗病能力大不如野生物种，由此而造成的收成损失可高达几十亿欧元。这样的状况在孟加拉国得以体现，因为目前一种有害真菌正在孟加拉国蔓延。这种真菌长期以来存在于南美洲，遍及巴西、巴拉圭和玻利维亚。
在孟加拉国，由于有害真菌的蔓延，已经有超过1.5万公顷的麦田被焚烧。杀菌剂对此真菌并无效。这种真菌与稻瘟病菌有关，它会入侵进麦穗中或是停留在水稻的叶片上。
更快地找到抗病基因
在亚洲，人们害怕这种真菌会蔓延至整个大陆，给农业带来难以估量的后果。鉴于目前的状况以及与此相类似的情况，科学家们急切想要找到来自野生物种的抗病基因，最好还无需使用费时的传统培植方法，这样就能更快更有效地将这些基因转移到农作物中。
具有免疫力的受体在植物细胞中生产出极为有效的抗病基因，不让有害真菌有机可乘。然而，找到这种基因并非易事，因为植物有着许多染色体组，其中包含许多的重复基因，很多时候单一基因的改变并不起作用。
3篇最新发表在《自然生物-技术》杂志上的文章介绍了更快地找到抗病基因的方法。其中两篇介绍了操作过程，另一篇则证明了不同的方法的适用性。
显然，植物的免疫抑制信号通路具有兼容性，受体可以在不同种类植物的细胞中来回移动。这意味着快速制造出更多的抗病基因的可能性首次出现。对科学家而言，重要的是真正地保护农作物。更多抗病基因的出现可以让农作物的免疫力增强。
农药使用量将减少
在医学方面人们运用的也是相似的策略。针对病原体，运用的不同类药物越多，病原体突破障碍的难度就越大。来自英国约翰英纳斯中心（John Innes Centre）的Brande Wulff和他的同事在《自然生物-技术》的文章中写道：“挑战在于，找到多种抗病基因并将它们植入到植物中，将易受感染的农作物培育成为具有持续抗病性的品种。”这样的话，全球农药使用量将大大减少。Wulff和他的同事已经成功在最短时间记录内分离出来两种新的对抗植物黑锈病的基因。
这种新科技的窍门是什么？研究者运用的是包含三个步骤的基因筛查程序。第一步是使有抗病能力的野生小麦发生突变，让它繁殖的后代的中一部分不再抗黑锈病。在第二、三步中，将有抗病性和无抗病性的野生小麦的基因组排序并作比较。这样一来，工作就变得直观。窍门是：只对那些最有可能包含现有的抗病基因的后代进行显微镜下的观察。而重头戏在于，对尽可能多的变种进行基因组排序和比较，这样更容易让带抗病基因的变种显现出来，同时可以排除许多带无关基因的变种。基本上，要观察12.4万个基因才能找到一个目标基因。
对抗马铃薯腐烂病的基因
来自英国塞恩斯伯里实验室（Sainsbury Laboratory）的Jonathan Jones和他的同事们用类似的方法找到了新的对抗马铃薯腐烂病的基因。然而这一抗病基因并非是从具有抗病性的野生物种中分离出来的，而是来自于一种同源茄科植物。这一基因被转移到不具抗病性的马铃薯、阿拉伯芥还有烟草的植株中。
同样在塞恩斯伯里实验室工作的Cintia Kawashima则和她的同事展示了一种新的对抗亚洲大豆锈病的基因。科学家在山野豌豆中找到了这种基因，该基因将被植入到易受感染的大豆品种中，未来这些品种将具备抵抗大豆锈病的能力。科学家希望能够更快地找到更多的有用基因。接下来他们必须明确，如何为重要农作物构建一个真正的抗病防御体系。（黎楸萍）
Nature Biotechnology期刊同时发表三篇关于作物抗病性的重要论文。它们报道分离出新的抗病基因，并且成功地将抗病基因转移到小麦、大豆和马铃薯中。双刀片基金会（2Blades Foundation）资助了这些研究。
双刀片基金会通过针对性地控制作物疾病来解决对全世界农业生产不断增加的需求。据估计，植物病原体导致全球作物损失大约15%，而且一些病原体甚至能够导致全部作物绝收。尽管使用农业化学药品和抗病性作物品种能够控制作物疾病，但是病原体群体快速适应这些措施。植物科学近期的发现为针对病原体开发出更加持久的遗传抗性提供机会，然而，在过去20年，很少将这些发现在田间加以应用和推广。
这三篇论文着重关注小麦秆锈病（wheat stem rust, WSR）、亚洲大豆锈菌病（Asian soybean rust, ASR）和马铃薯晚疫病（potato late blight, PLB）。这三种由植物病原体感染导致的疾病很难控制，而且每种疾病能够导致产量损失80%以上。
（1）小麦提供20%的全球消费的卡路里和蛋白。小麦秆锈病（WSR）影响小麦产量。WSR抗性小麦品种在上个世纪五十和六十年代被培育出和广泛地使用，但是新兴的小麦秆锈病菌菌株能够克服这些小麦品种的抗病性。在第一项新的研究中，来自英国约翰伊恩斯中心（John Innes Centre）和澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究人员详细描述了在被称作MutRenSeq（Mutational Resistance Gene Enrichment Sequencing, 突变抗病基因富集测试）的抗病基因鉴定方法上的一项关键的发现：利用这种方法分离出两种抗病基因Sr22和Sr45。相关研究结果于2016年4月25日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Rapid cloning of disease-resistance genes in plants using mutagenesis and sequence capture”。
（2）大豆是一种至关重要的蛋白和食用油来源，全球产量超过3亿多吨。亚洲大豆锈菌病（ASR）导致大豆产量损失高达80%，并且威胁着南美洲的大豆生产，其中世界上一半以上的大豆在南美洲种植。持久的遗传抗性一直缺乏，而且仅在巴西，化学控制措施每年花费200万以上美元。在第二项新的研究中，来自英国诺维奇科技园塞恩斯伯里实验室（Sainsbury Laboratory）、巴西维索萨联邦大学（Universidade Federal de Viçosa）和美国加州大学戴维斯分校、杜邦先锋良种公司的研究人员从木豆（Cajanus cajan）中分离出基因CcRpp1，将它导入大豆中，并且首次证实商业大豆产生高水平的ASR抵抗力。这种转基因疾病防治策略的进一步开展旨在持久地提供稳定的产量，同时降低对化学处理的需求。相关研究结果于2016年4月25日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“A pigeonpea gene confers resistance to Asian soybean rust in soybean”。
（3）众所周知，在十九世纪四十年代晚期，马铃薯晚疫病（PLB）破坏爱尔兰马铃薯作物，从而导致大范围的饥荒。PLB易感性仍然是大多数商业马铃薯品种的一大威胁。在第三项新的研究中，来自英国诺维奇科技园塞恩斯伯里实验室和诺维奇科技园基因组分析中心的研究人员从光果龙葵（Solanum americanum）---马铃薯的一种野生近缘种---中分离出一种新的PLB抗性基因Rpi-amr3，将它导入PLB易感性的马铃薯品种中。相关研究结果于2016年4月25日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Accelerated cloning of a potato late blight–resistance gene using RenSeq and SMRT sequencing”。
作物通常能够自我抵抗疾病，但是植物病原体也能够通过逃避识别克服作物的防御机制。科学家们所要做的是恢复作物“看见”这些病原体的能力。这三项研究取得重大的进步，研究人员将继续开展必要的研究来抵抗作物疾病。（生物谷 Bioon.com）
