Science：揭示抗真菌新基因

　　近期出現的一種叫做稈銹菌(stem rust fungus)的真菌菌株正威脅著全世界90%的馴化小麥品種。根據發表在6月27日《科學》(Science)雜志上的兩篇新研究論文報道，研究人員從對抗這一真菌的小麥近緣種中發現了兩個新基因，有可能使得這一真菌威脅很快得到遏制。

　　堪薩斯州立大學小麥遺傳學資源中心主任Bikram Gill說：“Ug99稈銹菌菌株正威脅著全世界的小麥作物，這是克隆出的第一批對抗Ug99的基因。因此，這是一個非常令人感到興奮的消息。”

　　那些被用來制成面包和面食的馴化小麥品種為全球的人群提供了達20%的卡路里攝入。然而小麥有一個天敵——一種橘紅色的真菌生長在它的莖部，最終殺死這一植物。在過去的50年，由于人們將其與包含抗性基因的品種進行雜交，在馴化小麥中稈銹菌得到有效地控制。

　　然而在1999年的烏干達，稈銹菌增加了它的砝碼。出現的一種新真菌菌株戰勝了這一抗性，開始迅速地大面積破壞馴化作物。此外，隨后針對各種組合的馴化小麥品種進行測試的結果揭示，90%的小麥品種都易感染這種稱作為Ug99的新菌株。

　　瑞士蘇黎世大學植物學家Simon Kittenger(未參與該研究)說：“最令人們感到擔心的是，這一疾病傳播極其迅速。現在存在于東非和南非所有的地區，甚至傳播到了也門和伊朗。如果進一步傳播到亞洲，它有可能會影響世界上兩個主要的小麥生產國：印度和中國。這有可能是一場災難。”

　　由于馴化小麥品種容易感染Ug99，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的研究員Evans Lagudah，轉向研究了小麥的一個野草近種：山羊草(Aegilops tauschii)。山羊草已知攜帶著一種名為Sr33的Ug99抗性基因。同時堪薩斯州立大學植物病理學家Eduard Akhunov開始著手調查原始小麥：栽培一粒小麥(Triticum monococcum L.)，它也攜帶著一種名為Sr35的Ug99抗性基因。

　　雖然科學家們早已知道存在Sr33和Sr35基因，但卻不清楚它們在植物基因組中的精確定位以及特性。研究小組進行了遺傳作圖和DNA指紋分析，將他們的搜索對象縮小至幾個候選基因，然后通過導入突變，看看哪些會導致Ug99抗性喪失，找到了準確的基因。

　　在山羊草基因組中一個叫做AetRGA1e的基因被證實是科學家們一直在尋找的Sr33基因，而來自栽培一粒小麥的CNL9基因則是Sr35。當將其中一個基因轉移到Ug99易感小麥宿主中，它們賦予了小麥Ug99抗性。

　　這兩種基因提供的抵抗力存在一些差異。CNL9賦予了對Ug99和相關菌株幾乎完全的免疫，但對其他形式的稈銹菌易感，而AetRGA1e可以抵抗目前測試的所有稈銹菌菌株，但對Ug99只有中等抗性。出于這一原因，Lagudah認為保護馴化小麥的最佳方案就是，將兩個基因共同導入到一株植物中。 “我們需要比真菌提早一步，因為最終它將會發生突變，并戰勝這一抗性，”他說。

　　Akhunov認為，將兩種基因導入單一小麥品種最快最簡單的方法就是采用轉基因技術，但他也承認這會引發圍繞轉基因作物的政治爭論。“我們可以采用經典的方法將這些基因轉移到小麥中，我們可以進行雜交，并篩選出具有這些基因的植物，但它需要大量的時間。開發出這種植物可能需要5-7年的時間。如果疾病如Kittenger推測的那樣正快速傳播，有可能會存在延遲風險。而采用轉基因生成這種植物大約需要6個月時間。”

　　Akhunov說，要考慮的另外一件事情是，這一病菌正在快速地進化。自從發現Ug99以來，出現了另外5個或6個衍生菌株。“我們不僅要繼續尋找新的抗性基因，還需要想出更快的方法做出響應。”