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中国科学院华南植物园在甘薯抗虫遗传基础解析方面取得重要突破

2022-01-01

蔬菜 2022年12期
关键词:抗虫植物园甘薯

中国科学院华南植物园植物发育与品质调控研究团队与广东海洋大学研究人员合作,历经3年田间筛选,获得了2份甘薯小象甲高抗种质。之后,利用抗感种质构建F1遗传群体,建立了稳定的甘薯小象甲抗性可控评价体系,最终成功定位并克隆了2个甘薯小象甲抗性关键基因SPWR1(Sweet Potato Weevil Resistance 1)和SPWR2。研究还利用甘薯自身快速增生能力,配合根癌农杆菌(非发根农杆菌)定向注射手段,开发了一种高效稳定的新型甘薯遗传转化方法。随后,证明了SPWR1和SPWR2均正向调控甘薯小象甲抗性甘薯小象甲侵害可诱导SPWR1编码的WRKY转录因子特异结合抗性等位基因SPWR2启动子的W-box元件,从而激活后者的基因表达;而SPWR2编码的蛋白是甘薯奎尼酸合成途径的关键酶,其进一步启动了下游奎尼酸衍生物的生物合成,以此抵御甘薯小象甲侵害。进一步的昆虫理化试验也证明,携带有1-羟基-奎尼酸基团的衍生化合物均表现出对甘薯小象甲肠道消化酶的抑制活性。该研究创制的种质在显著提高抗性的同时并未降低品种原有产量和品质,填补了国际上甘薯小象甲抗性种质开发利用的空白。且奎尼酸及其衍生物在甘薯的内源浓度下不具有对人体的药理毒性,且在自然环境中不易残留,含有高水平奎尼酸的天然抗虫变异品种抗虫性强大,展示出一种有潜力的、兼具环境友好型和资源节约型的农业抗虫方案。相关成果于2022年11月发表在国际权威植物学期刊《Nature Plants》上。

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