科學家開發快速的基因篩選平台以增強農作物的抗病能力
2024/06/06 @國際
摘要
澳大利亞聯邦科學與產業研究組織開發新型且快速的基因篩選平台，用於植物原生質體中識別抗性基因與病原菌Avr基因之交互作用，並從小麥莖銹病病原菌中成功分離出已知和新型的Avr基因，將有助於快速追蹤病原菌的基因變異。未來將持續優化與擴展平台，以應對氣候變遷下作物病害之挑戰。
示意圖
植物病原菌降低了農業生產力，而對全球糧食安全構成威脅。銹菌導致全球作物損失高達10億美元，嚴重感染小麥、大麥、燕麥和玉米等主要糧食作物。為了減輕農作物病害，將抗性基因(R基因)引入作物品種中進行育種是最有效的方法，這些Ｒ基因能識別病原菌產生的Avr基因。當植物免疫系統偵測到Avr基因時，會啟動防禦反應，包括局部細胞死亡等機制，限制病原菌的傳播。然而，病原菌也會變異Avr基因來逃避辨識。因此，開發高通量的基因篩選方法對於減輕氣候變遷下的作物病害至關重要。
澳大利亞聯邦科學與產業研究組織(CSIRO)研發新型的基因篩選平台，可快速識別植株病原菌的R–Avr基因交互作用。為驗證平台的有效性，研究人員首先從小麥莖銹病病原菌中篩選出一個特殊的基因庫，被認為能與Ｒ基因進行交互作用，再進一步篩選後，成功分離出已知與新型的Avr基因，表示此平台不僅具有效性，更能夠準確地識別潛在的R-Avr基因交互作用，以快速監測病原菌的基因變異。【延伸閱讀】- 對抗小麥莖銹病的新發現
研究人員計畫擴展平台以識別更多未知的R–Avr基因，同時增加考慮到不同抗性種類的Ｒ基因以優化篩選方式，並廣泛應用於許多作物的病原菌。此外，鑑於成功於植物原生質體中進行基因庫篩選，未來規劃設計其他細胞的篩選方法，以識別調控其他重要生物特性的基因，以制定有效的植物病害防治策略。
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