新的研究揭示了木薯抗病性的突变

2022年6月13日，密苏里州圣路易斯- - - - - -由丽贝卡·巴特博士和奈杰尔·泰勒博士领导的开创性研究，副成员和多萝西·金杰出研究员，唐纳德·丹佛斯Bob体育在线官网植物科学中心他们在苏黎世联邦理工学院、加州大学洛杉矶分校和乌干达国家作物资源研究所(NaCRRI)的合作者发现了一种基因突变，可以抵抗木薯花叶病(CMD)。他们的发现对提高木薯产量和在面临广泛疾病的情况下维持农民收入具有重要意义，而且他们的发现也可能为其他主要作物的抗病性提供线索。这项开创性的工作，DNA聚合酶δ亚基1突变与木薯花叶双病毒cmd2型抗性共分离，最近在科学杂志上发表了自然通讯，DOI 10.1038 / s41467 - 022 - 31414 - 0。

木薯是富含淀粉的块根作物，富含碳水化合物，是世界上最重要的主食之一;它养活了近10亿人口，其中大部分生活在热带地区。木薯被认为是许多发展中国家的主要作物，尤其是小农户，因为它耐旱，能在贫瘠的土壤中生长。然而，非洲、印度和东南亚(世界上最大的木薯产区)的农民经常因CMD而遭受巨大的产量损失。CMD感染的植物发育不良，不能完全发育出用于食物的贮藏根。

木薯花叶病是由一组密切相关的病毒引起的。这种病毒劫持了木薯的DNA复制系统，损害了木薯的发育，从而抑制了产量。Taylor解释说:“培育更好、抗cmd的木薯品种对保障小农的生计具有重要意义。”抗cmd的木薯品种存在，被认为是几十年前由农民最初识别和选择的。这些品种中有许多仍然被广泛种植，并被育种者用作抗性来源，以创造新的改良木薯品种。“木薯在很多方面都很神秘，”泰勒说，“与玉米或大豆相比，数百个研究实验室已经在这些作物上研究了几十年。”几年前，泰勒的团队意外地在田间发现了对CMD失去抗性的植物，从而引发了目前对这种病毒恢复力的遗传基础的研究。“如果抵抗cmd的力量没有神秘地消失，”巴特描述道，“我们可能永远也不会追求这个项目。”研究人员立刻意识到他们发现了重要的东西。在丹佛斯中心国际作物改良研究所的初步支持下，丹佛斯团队开始进行实验，以发现CMD抗性的遗传基础。 The collaboration grew to include partners at NaCRRI, UCLA and ETH-Zurich and was supported with additional funding from the Bill & Melinda Gates Foundation.

通过确定赋予cmd抗性的确切遗传区域——事实上，精确到单个核苷酸——他们的工作阐明了抗性是如何获得的，以及如何保持抗性以确保未来的产量。此外，类似的病毒“攻击许多其他作物，包括棉花和番茄，”巴特说，“这一发现也可以为这些作物提供抗病策略。”实地研究木薯对研究人员的发现至关重要。两年来，NaCRRI团队种植了木薯，并记录了乌干达田间的疾病流行情况——这是公认的CMD“热点”。丹佛斯中心和位于坎帕拉附近的NaCRRI建立了长期的合作关系，允许各机构之间进行不同程度的合作和资源共享。这些新发现是结合了全球研究人员的专业知识的结果，包括丹佛斯中心博士后和共同第一作者Ben Mansfeld博士，副研究员Kerrigan Gilbert和其他主要共同作者的重要贡献。“其他的合作者，”泰勒补充说，“是非洲的农民，他们发现了抗cmd的植物，并将它们维持了几代。我们现在已经发现了这种抗药性背后的基因。”

单一突变对CMD的抗性的发现为更多的问题和机会打开了大门。首先，巴特解释说，“我们需要了解的机制如何这种突变带来了抵抗力。”了解耐药性的机制可能会揭示耐药性随着时间的推移会有多稳定。泰勒总结道:“要学习的东西还有很多。“还有多少关于木薯的秘密我们还没有发现?”该研究小组将继续开展木薯的全球合作研究，并在此过程中强调将研究重点放在不太为人所知的作物上的重要性。

这项工作得到了比尔和梅林达·盖茨基金会的资助(投资INV-008213)，苏黎世联邦理工学院和唐纳德·丹佛斯植物科学中心国际作物改良研究所的资助。bob客户端下载地址Bob体育在线官网

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唐纳德·丹佛斯植物科学中心成立于1bob客户端下载地址9Bob体育在线官网98年，是一家非营利性研究机构，其使命是通过植物科学改善人类状况。研究、教育和推广旨在对粮食安全和环境的联系产生影响，并将圣路易斯地区定位为世界植物科学中心。该中心的工作资金来自许多来源，包括国家科学基金会、国立卫生研究院、美国能源部、美国国际开发署以及比尔和梅林达·盖茨基金会。在Twitter上关注我们@DanforthCenter．

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