南京农业大学赵方杰课题组揭示水稻直穗病致病机制|研究

导  读

南京农业大学赵方杰课题组通过水培、土培盆栽、转基因水稻试验和田间调查分析，证明二甲基砷可诱发水稻直穗病，并发现水稻幼穗细胞壁合成是二甲基砷毒害的靶标。

文/唐仲（南京农业大学副教授）

来源：作者赐稿

近年来，水稻直穗病（又称“青立病”或“旱青粒病”）在我国长江中下游稻区频繁发生。水稻直穗病是一种与土壤相关的生理性病害，抽穗后不能灌浆结实，颖壳畸形，穗子直立，严重者甚至不能抽穗，造成水稻大幅度减产。由于该病发病前期几乎没有征兆，孕穗末期才突然发生，发病原因不清, 防治困难，常给农户造成的巨大损失。因此，揭示水稻直穗病的发生机制对科学防控该病害具有重要的理论和生产指导意义。

南京农业大学赵方杰课题组首先通过水培与土培盆栽试验证明添加二甲基砷可以诱发水稻直穗病，并发现水培条件下外源添加硅可以缓解由二甲基砷诱发的水稻直穗病症状（图1）。课题组进一步将从水稻土分离的细菌克隆到的砷甲基转移酶基因在水稻中表达，发现转基因水稻获得了将无机砷高效转化为二甲基砷的能力，并且诱发了直穗病症状（图1）。同时，课题组在长江中下游多个水稻直穗病发病地区进行田间调查，发现发病水稻结实率与谷壳中二甲基砷含量存在显著负相关关系（图1），进一步证明了二甲基砷的致病效应。课题组对水稻直穗病敏感部位幼穗采用转录组测序发现，二甲基砷对幼穗组织细胞壁代谢相关基因表达具有显著影响，表明幼穗组织细胞壁合成与代谢很可能是二甲基砷毒害的敏感靶标，由此影响幼穗发育，导致颖壳畸形等典型的直穗病症状。

图1. 二甲基砷（DMAs）诱发水稻直穗病的生理与分子机制

近日，该研究结果以“Dimethylarsinic acid is the causal agent inducing rice straighthead disease”在Journal of Experimental Botany在线发表。该研究由南京农业大学资源与环境科学学院环境生物学课题组独立完成，唐仲副教授、王怡洁和高阿祥博士生为共同第一作者，赵方杰教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。

文章链接

https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/eraa253/5862446?guestAccessKey=c83d2580-0089-4565-ab6d-9a7f11fa0177

“土壤家”近期文章推荐

“环境与健康观察”近期文章推荐

“土壤观察”近期文章推荐

荐   书

    更多土壤好书，长按二维码了解

联系我们请加13926117407微信号（或发邮件至[e-mail]）

如果觉得土壤观察干得不错，请转发朋友圈或点击“在看”