帮助植物抵抗病原真菌的研究获得250万美元资助

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美国爱荷华州埃姆斯
2014年5月8日

Roger Wise领导一个国际科学家团队研究决定禾谷类作物抵抗有害真菌的分子机制

在爱荷华州立大学的美国农业部科学家领导的研究项目有可能提高作物抵抗疾病的能力。

Roger Wise是美国农业部农业研究署的研究遗传学家和爱荷华州立大学植物病理与微生物学系的合作教授。他领导了一个国际项目。该研究项目获得了美国国家科学基金会（NSF）－植物基因组研究计划提供的250万美元资助，用来研究决定禾谷类作物抵抗有害病原真菌的分子机制。

与康奈尔、印第安那和佛罗里达大学的研究人员合作，这项为期四年的项目将重点将在分子水平上研究白粉病菌（一种引起多种植物的疾病的真菌）如何影响大麦和小麦的。白粉病菌可以导致多达40％的减量，Wise说。在温带气候条件下，其他密切相关的白粉病菌侵染南瓜、豆类、草莓、葡萄、玫瑰、苹果、橡树。

研究的大部分集中在白粉病菌分泌的、可以破坏或削弱植物防御系统的影响因子或蛋白质。研究人员将设法确定哪些特定的分子影响因子与相应的寄主目标作用，从而引起植物生病。Wise说，需要检测大约40,000种分子相互作用来得到母的目的。他说，这些实验将在爱荷华州立大学生物统计系Laurence H. Baker终身讲席教授Dan Nettleton的指导下进行。

“每当遇到植物病原体，植物的生存机制将进行大规模重新编程，”Wise说。“寄主植物可以愉快地生长在阳光下，其基因将生产正常生长所需的各种蛋白质。当病原体试图在宿主上寄生时，大批基因被重新编程，用来完成新工作。它们或者帮助植物进行防御，或者协助病原体压制寄主的防御系统。因此，你有成千上万个基因做在最佳条件不会做的工作。“

识别谷类作物对白粉病易感或耐抗的分子成分将有助于植物育种家培育具有理想性状的作物品种或帮助他们剔除有害的性状，他说。

该项目利用来自世界各地的专家，包括德国、荷兰和英国的大学和研究机构的科学家。除了美国国家科学基金会的资助，来自欧洲研究领域的植物科学协调行动（ERA-CAPS）项目的资助是合作成为可能。这种双融资结构是美国国家科学基金会和ERA-CAPS项目之间的首次合作之一，总经费将得到约550万元。

该项目还具有宣传作用，让高中和社区学院的理科教师在暑假期间到Wise的实验室工作，并将他们学到的知识带回到教室。这个宣传项目是NSF计划的一部分，名叫“让教师获得研究经验”项目，由爱荷华州立大学植物基因组学的推广项目主任Adah Leshem负责协调。老师收到的实验室设备和访问在线应用程序，帮助他们将遗传学课程用到自己的课程计划中。这项新的美国国家科学基金会资金将用于培训教师，帮助他们的学生开展使用独特的大麦突变体群体进行分子遗传学实验，Wise说。

“这些植物表现出极为多样化的和特别的性状，因此，孩子们十分愿意近距离观察它们并学习基因如何导致特殊的性状，”他说。

这笔资助涵盖在塔斯基吉大学（爱荷华州立大学的合作伙伴赠地院校之一）建设并提供这些教学资源。

此外，在该项目工作的爱荷华州立大学的研究生和博士后研究人员将有一次机会前往欧洲，在那里的合作机构里工作几个星期，Wise说。同样，欧洲的科学家也将定期前来爱荷华州立大学交换意见。

“这是一种让所有的人员学习并保持对项目的了解并增强工作的方法，”Wise说道。