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小麦是如何在演化之战中败给其真菌致命克星的

American Association for the Advancement of Science

研究人员在小麦中发现了一个基因,它能对抗某种致命的真菌,但许多小麦作物在1980年代已经丢失了该基因。这一发现可解释该真菌为什么流行至今,它提示,在小麦中重新恢复该基因的功能或能对真菌影响有所限制。小麦枯萎病是在1980年代中期在巴西出现的,该病近来在亚洲造成严重的农作物损失。引起小麦枯萎病的致病原是稻瘟病菌,它已知会影响其它农作物,如稻子、燕麦及黑麦草。稻瘟病菌用2种基因(PWT3和PWT4)来攻击其宿主。最近,有一组研究人员在燕麦和黑麦草中确定了相对应的基因,它们具有防御稻瘟病菌的作用。在这里,Yoshihiro Inoue和同事希望对这些抗病基因(PWT3-Rwt3 和 PWT4-Rwt4)是否也能保护小麦免于该真菌感染进行探索。克隆这些抗病基因,并研究其在普通小麦中的作用确认了这些基因在小麦中具有保护作用。作者指出,许多小麦株仍然保持着这些保护性的基因;然而,有一株小麦(它具有产量高并能在非酸性土壤中有良好的适应性)缺乏该防病基因PWT3-Rwt3,但它却被巴西引进,时间恰好在小麦枯萎病爆发之前。由于不知道这种新型高产小麦株缺乏该关键性抗病基因,其它地区也引进了该株小麦进行农业种植。通过分析小麦基因组的全球数据库,作者能跨越不同大陆追溯PWT3-Rwt3的丧失,他们发现,该抗病基因的丧失与小麦枯萎病的扩散相对应。此外,分析显示,该真菌的攻击基因PWT3发生突变,增强了其感染宿主的能力,其时间与缺乏抗病基因小麦株种植的时间差不多同时。这些发现表明,基因改变的组合(它削弱了小麦的防病系统但却强化了真菌的攻击宿主的能力)可能促成了小麦枯萎病的爆发。Takaki Maekawa和Paul Schulze-Lefert在相关的《视角》中对这项研究进行了讨论。

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