加强高粱抵御全球真菌威胁

农业研究局(ARS)和普渡大学的科学家团队发现的一个基因可以帮助加强高粱对炭疽病的防御能力，炭疽病是一种谷类作物疾病，可造成高达50%的产量损失。

这一发现将在即将出版的植物杂志上报道，它为培育抗病高粱品种打开了大门，这些品种不太依赖杀真菌剂来保护它们，降低种植者的生产成本，保障粮食产量和质量，以及其他好处.

高粱是全球第五大种植最广泛的谷类作物，不仅为消费者提供含有12种必需营养素的食物来源，而且还为牲畜提供​​草料和生物能源材料。然而，如果不使用杀真菌剂或其他措施加以控制，炭疽病会侵袭易感品种的所有部分，通常会在叶子和茎上形成微红色病斑，并对植物的圆锥花序和谷粒头造成损害。

基于遗传的抗病性是防治高粱炭疽病最有效和可持续的方法。然而，印第安纳州西拉斐特ARS作物生产和害虫防治研究中心的研究分子生物学家MatthewHelm表示，人们对这种抗性在植物中的实际作用知之甚少。由于炭疽病真菌不同种(或类型)之间的遗传变异性及其随着时间的推移克服品种抗性基因的潜力，这种知识差距令人担忧。此外，炭疽病的抗性可能与温度有关，如果温度飙升到某个阈值以上，高粱作物可能会受到感染。

幸运的是，Helm和由DemekeMewa领导的普渡大学科学家团队已经开始缩小这一差距。他们确定了一种抗病基因，该基因协调一系列针对炭疽病真菌早期感染的防御反应，防止其传播到植物的其余部分和谷粒。

此外，携带称为“炭疽病抗性基因2”(ARG2)的抗性基因的高粱植物即使在温室温度升高到100华氏度(38摄氏度)时也能成功抵抗真菌。这种温度稳定性对于世界上生长季节温度可以达到这些水平的高粱生产区来说可能是一个潜在的福音。

该团队还确定ARG2有助于制造(“编码”)一种蛋白质，这种蛋白质集中在抗性高粱细胞的质膜中。在那里，它充当一种入侵者警报，由炭疽病真菌用来感染植物的某些蛋白质触发。

“这些结果显着提高了我们对高粱如何检测真菌病原体的理解，并为设计针对谷物植物病原体的新疾病抗性打开了大门，”该团队在植物杂志论文中总结了他们的发现。

ARG2及其蛋白质不能保护高粱免受所有炭疽病的侵害。然而，将ARG2与其他类似基因结合可以帮助扩大这种保护——无论是通过传统的植物育种方法还是生物技术方法。有了ARG2的发现，科学家们现在有了一把钥匙，可以更全面地了解炭疽病抗性机制的工作原理，并充分利用它们作为全球种植者可以信赖的疾病防御手段。