近日，中國水稻研究所和浙江大學(xué)合作揭示了稗草通過基因簇合成防御性次生代謝化合物，用于與水稻競爭和抵御稻田病菌的遺傳機(jī)制，為水稻C4育種提供了一個(gè)重要基因遺傳資源。該研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊（Nature Communications）》。
稻田稗草（E. crus-galli）被認(rèn)為是全球最嚴(yán)重的雜草之一。稗草與水稻均屬于禾本科，兩者生長期、株型等生物學(xué)特性極為相似，為水田中最難防除的伴生性雜草。稻田除草目前主要依賴于化學(xué)除草劑。大量除草劑的使用不僅污染環(huán)境，還增加生產(chǎn)成本和稗草的抗藥性。因此，選育具有抑制稗草作用的“綠色水稻”是減少化學(xué)除草劑使用的重要方式。
植物化感作用是指植物向環(huán)境釋放特定的防御性化學(xué)物質(zhì)，從而影響鄰近植物生長的效應(yīng)?；幸彩撬竞碗s草互作的主要方式之一，水稻-稗草之間可以自身合成并釋放化學(xué)物質(zhì)來相互抑制生長。該研究表明，稗草可以合成異羥肟酸類次生代謝產(chǎn)物丁布（DIMBOA）的三個(gè)基因簇，具有抑制水稻生長的作用。同樣，稗草還能合成次生代謝產(chǎn)物稻殼素（momilactone）的基因簇，具有抵御稻瘟菌等病菌生長能力。這是研究人員首次了解到稗草會利用基因簇的遺傳機(jī)制合成這些化合物與水稻競爭，從而起化感作用。研究還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素（CYP450）和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（GST）基因具有解毒功能，以非靶標(biāo)抗性機(jī)制，直接參與雜草除草劑抗性的進(jìn)化。利用化感作用進(jìn)行雜草防控將是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
該研究得到國家自然科學(xué)基金委的重點(diǎn)資助。水稻所郭龍彪研究員和浙江大學(xué)邱杰博士為論文共同第一作者，浙江大學(xué)樊龍江教授和湖南省農(nóng)科院柏連陽研究員為共同通訊作者。
