记者从中国科学院遗传与发育生物学研究所获悉，该研究所科研团队与多家单位合作，在“作物抗寄生植物研究”方面取得重要突破，有望为寄生植物危害较为严重的地区粮食安全作出贡献。相关研究成果于北京时间2025年2月13日发表于国际学术期刊《细胞》。
据了解，与人类寄生虫对我们健康的影响类似，寄生植物对作物和粮食也是毁灭性的打击。寄生植物通过特殊的结构侵入寄主植物的组织，从中吸取所需的营养物质，影响作物正常生长。因此，寄生植物对农业生产和生态系统有着重要的影响，尤其是名为独脚金属（Strigaspp.）和列当属（Orobanchespp.）的寄生植物对农作物造成严重危害。其中，独脚金属主要寄生在高粱、玉米、谷子等作物，严重制约着非洲、亚洲和部分热带地区的粮食生产。而列当属是主要影响的蔬菜作物如番茄、马铃薯、向日葵等。
独脚金的寄生过程极为隐蔽且难以防治。其种子在土壤中可以休眠超过20年，一旦感知到寄主植物释放的独脚金内酯，便会迅速萌发并侵入寄主植物的根部，建立寄生关系。传统的防治方法如化学药剂、轮作、土壤改良等效果有限，且成本高昂。因此，培育抗独脚金寄生的作物品种成为解决这一问题的关键。
我国科研团队首次从高粱中发现了两个独脚金内酯外排转运蛋白，命名为SbSLT1和SbSLT2，发现敲除这两个蛋白编码基因后，高粱对独脚金的抗性能显著提高。这一发现为培育抗独脚金寄生的高粱品种提供了重要的理论依据和基因资源。研究团队在独脚金高发地区进行了田间试验，结果表明，敲除SbSLT1和SbSLT2基因的高粱品种对独脚金的抗性显著增强，寄生率降低了67%～94%，同时高粱的产量损失减少了49%～52%。这一成果为培育抗独脚金寄生的高粱品种提供了重要的基因资源和技术支持。在此基础上，研究团队进一步通过AI预测和分子及细胞生物学等方法揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用机制并发现相关知识能够用于所有重要作物的抗寄生的育种设计中。
据了解，这项研究为作物抗独脚金寄生育种提供了新的思路和工具，具有重要的理论和应用价值。未来，联合研究团队将进一步验证相关基因在其他重要作物中的作用并推动抗独脚金寄生作物的产业化。
△左侧显示了野生型高粱触发独脚金的萌发和感染，导致产量下降。图中的幽灵象征其对作物的危害。右侧展示了SbSLT1和SbSLT2基因敲除的高粱表现出强大的独脚金抗性。
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