高粱抗寄生的關鍵基因發現

科技日報北京2月12日電 （記者陸成寬）就像寄生蟲危害人體一樣，寄生植物也會讓作物遭殃，破壞糧食生產。據《細胞》雜志12日報道，中國科學家在高粱中發現兩個關鍵基因，它們可像“開關”一樣控制高粱的抗寄生能力。“關閉”這兩個基因后，高粱抵抗寄生植物——獨腳金的能力顯著增強。這個發現為培育抗獨腳金寄生的高粱品種提供了重要理論依據和基因資源。

寄生植物對農業生產和生態系統有著重要影響。它們通過特殊的結構（如吸器）侵入寄主植物組織，從中吸取所需營養物質，影響作物正常生長。獨腳金就是一種寄生植物，主要寄生于高粱、玉米、谷子等單子葉作物，嚴重制約非洲、亞洲和部分熱帶地區糧食生產。

獨腳金的寄生過程極為隱蔽且難以防治，其種子在土壤中可以休眠超過20年，一旦感知到寄主植物釋放的獨腳金內酯，便會迅速萌發并侵入寄主植物的根部，建立寄生關系。化學藥劑、輪作和土壤改良等傳統方法防治效果有限，且成本高昂。因此，培育抗獨腳金寄生的作物品種成為解決這一問題的關鍵。

在這項研究中，中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國農業大學等單位的科研人員，通過解析缺磷條件下獨腳金易萌發寄生的生理過程，發現缺磷促進高粱獨腳金內酯外排的現象，并利用原創的基因挖掘技術以及大數據分析、相關分子及細胞生物學技術，首次從高粱中發現兩個獨腳金內酯外排轉運蛋白SbSLT1和SbSLT2。

“我們發現，這兩個基因在高粱與獨腳金的種子萌發和生長中起著重要作用。敲除這兩個基因后，獨腳金種子的萌發率顯著降低。”論文通訊作者、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗說，“我們還在獨腳金高發地區進行了田間小區試驗。結果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品種，對獨腳金的抗性顯著增強，寄生率降低了67%—94%，同時高粱的產量損失減少了49%—52%。”

這一發現和功能解析為作物抗獨腳金寄生育種提供了新的思路和工具，具有重要的理論和應用價值，有望為寄生植物危害較為嚴重地區的糧食安全作出重要貢獻。未來，聯合研究團隊將進一步驗證相關基因在其他重要作物中的作用，并推動抗獨腳金寄生作物的產業化。