植物病害严重影响农作物的产量和品质,是危及我国食物安全的重大祸患。近年来的研究发现:植物具有和动物类似的先天免疫系统,在近日举行的以“植物先天免疫机制”为主题的第349次香山科学会议上,与会专家指出,目前,有关病原微生物与植物先天免疫系统的相互作用已成为植物分子生物学的前沿领域之一,深入开展这一领域的研究,将为作物抗病育种提出新的策略和技术。
中国科学院院士、福建省农业科学院教授谢华安在《水稻抗病分子育种战略思考》的主题评述报告中介绍说,植物病害严重影响农作物的产量和品质,是危及我国食物安全的重大祸患。在我国,由于单一品种的大面积推广、栽培技术的调整和气候变化等原因,重大病害如水稻稻瘟病、纹枯病、白叶枯病等出现的频率和面积明显增加,稻瘟病每年造成的产量损失都在10%左右,有的产区甚至颗粒无收。而一些以往危害较小的病害,如水稻条纹叶枯病等,呈逐年加重的趋势。目前防治农作物病害的主要手段,是种植抗病品种和施用化学农药,但现有的抗病作物品种存在育种周期长、抗性丧失快等重大技术障碍,而化学农药对环境的污染严重。因此,系统阐明农作物抗病的分子机理,开发提高作物抗病能力的新技术和新方法,是保障我国粮食安全的根本措施之一。
会议执行主席、中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员何祖华在《植物免疫反应与作物抗病育种》的主题评述报告中介绍,越来越多的研究证明,植物也存在与动物类似的先天免疫反应,植物可借助于先天免疫系统产生主动的抗病性。该系统可在未受特定病原微生物诱导的情况下,对病原侵染发生快速的防卫反应,保护植物的安全。
专家介绍,目前已发现植物先天免疫系统由两个主要的免疫反应组成,即病原相关分子模式激发的免疫反应(PTI)和效应蛋白激发的免疫反应(ETI)。其中,PTI主要由病原微生物表面的病原相关分子模式,如多糖、鞭毛蛋白等刺激诱导,可导致植物产生非特异性的防卫反应;ETI则由植物的抗病蛋白(R蛋白)识别病原微生物产生的效应蛋白引发,可使植物产生特异性的防卫反应。会议执行主席、北京生命科学研究所研究员周俭民认为,PTI对植物免疫的重要意义是近几年才被人们认识到的,但它在植物抗病中的价值很可能超过ETI。PTI的存在是植物能抵御绝大部分病原微生物的重要原因,由于具有广谱持久的特点,PTI在农业生产中的应用前景不可忽视。
与会专家围绕植物的基础抗病性、植物抗病基因及其信号转导、植物系统免疫反应、植物免疫反应与其他途径的信号交流、植物抗病性中的表观遗传学机制等议题进行了深入讨论。他们认为,植物先天免疫仍然是一个刚刚开创的领域,有很多重要的科学问题尚未阐明,尤其是包括水稻在内的许多重要作物的植物免疫机制研究还是空白,严重制约了我国抗病性转基因育种进程。专家认为,随着有关植物抗病与发育、抗逆等研究的深入,有望把植物的免疫反应放到一个更大的系统背景下进行研究,即利用系统生物学的观点和方法研究植物的免疫反应。开展有关植物先天免疫分子机制的研究,不但可以在农作物抗病性形成的基础理论上作出创新性贡献,而且可以为农作物抗病育种提供具有自主知识产权的新策略、新技术和基因资源,显著增强我国农业科学自主创新的能力。
《科学时报》(2009-5-15A2国内) |