发布人:     发布日期: 2019-03-19    浏览次数:

    3月18日,威尼斯论坛wnsr杨东雷教授在《Nature Plants》在线发表了题为“Inducible overexpression of Ideal Plant Architecture1 improves both yield and disease resistance in rice.”的文章。

  在抗病过程是一个耗能的过程，高抗的作物往往在产量相关性状上表现不好；而高产作物的品种也常常面临感病的问题。抗病与高产常常是一对矛盾，恰似鱼与熊掌不可兼得。同时达到高产高抗一直是作物育种的一个挑战。在高产基因中寻找抗病基因资源是一个新的思路。

    miRNA156是植物中保守的一类microRNA，其靶基因SPL家族编码含有SBP-box结构域的转录因子。李家洋院士首先发现水稻理想株型基因IPA1（OsSPL14）作为水稻miRNA156的靶基因，参与调控水稻多个生长发育过程。适度上调IPA1可以减少水稻的无效分蘖，同时增加穗分支，增强秸秆的强度，最终增加单位面积上的产量。因此，含有ipa1-1D与ipa1-2D两个功能获得性等位基因的水稻品种得到了大面积的推广种植。最近的研究发现IPA1可以参与调控水稻对稻瘟病的抗性。  

   在此项研究中，作者发现miR156与IPA1等靶基因的表达水平在白叶枯病菌侵染时发生改变。作者通过下调miR156和过表达miR156的两个靶基因IPA1和OsSPL7，大幅增强了水稻对白叶枯病的抗性。但这些水稻材料分蘖极度减少、穗子变小、育性降低、最终造成水稻产量大幅下降。

进一步研究发现，IPA1和OsSPL7与赤霉素抑制因子SLR1互作，延缓了赤霉素诱导的SLR1降解。另一方面，在IPA1过表达水稻中，赤霉素失活的酶EUI1上调表达，进而降低了赤霉素含量。以上两个方面的原因导致SLR1的累积，最终使IPA1过表达水稻的赤霉素敏感性下降。遗传学分析发现提高赤霉素活性可以部分恢复IPA1过表达水稻的感病性与发育表型。

   多次检测高产的ipa1-1D与ipa1-2D的抗白叶枯病能力，发现它们与野生型具有相同的感病性。为了获得高抗与高产的水稻，作者利用白叶枯病菌TALE类效应因子诱导表达的OsHEN1的启动子启动IPA1，获得了转基因水稻OsHEN1::IPA1(HIP)。在没有病原菌侵染时，类似ipa1-1D与ipa1-2D, 这些转基因植株微量上调了IPA1的表达量，所以表现为少蘖，大穗，茎粗等表型，最终提高了产量。当有白叶枯病侵染时，IPA1被强烈诱导表达，增强了抗病性。更重要的是在白叶枯病侵染时，HIP转基因水稻也表现为高产。因此，该研究发现miR156-IPA1是生长与抗病交叉对话的重要调控因子，阐明了IPA1抗病的分子机制，并据此建立了一种培育高抗高产水稻新品种的育种方法。  

   2015年，杨东雷作为高层次引进人才加盟我校。杨东雷教授研究长期研究作物抗病与产量性状的平衡，研究成果在PNAS、Cell Research、Cell Host Microbe、Molecular Plant、Plant Physiology等杂志上发表SCI文章30余篇。