中国科学家克隆甘薯抗虫基因，为解决重大虫害提供新方案
中国科学家克隆甘薯抗虫基因，为解决重大虫害提供新方案
近日，中国科学院华南植物园研究员侯兴亮团队在甘薯（Ipomoea batatas L.）抗虫遗传基础解析方面取得重要突破。相关研究以封面故事的形式发表于《自然—植物》（Nature Plants）。
甘薯是世界重要的经济作物，中国作为全球最大的甘薯生产、消费和出口国，产量占全球60%以上。然而，甘薯小象甲是甘薯种植中危害最大的害虫，可造成10%～30%的产量损失，严重时甚至导致绝收。目前农业上尚无小象甲甘薯抗性品种培育，培育天然抗虫品种是大势所趋。
侯兴亮团队通过与广东海洋大学的朱宏波合作，花费多年在虫害流行严重的华南地区搜集不同的甘薯材料，并进行抗虫评价。历经3年田间筛选，最终找到了2份珍贵的甘薯小象甲高抗种质。研究团队利用抗感种质构建F1遗传群体，建立了稳定的甘薯小象甲抗虫可控评价体系，最终成功定位并克隆了两个甘薯小象甲抗性关键基因SPWR1和SPWR2。
研究发现，甘薯对甘薯小象甲的抵抗依赖一种名为奎尼酸的代谢物及其衍生物。奎尼酸对人无毒性，但会明显抑制甘薯小象甲胰蛋白酶的活性。进一步的昆虫理化实验也证明携带有1-羟基-奎尼酸基团的衍生化合物均表现出对甘薯小象甲肠道消化酶和活动的抑制活性。
值得注意的是，研究团队还克服了甘薯遗传转化操作难、转化率低、周期长的问题，利用甘薯自身快速增生能力，配合根癌农杆菌定向注射手段，开发了一种高效稳定的新型甘薯遗传转化方法。大量的甘薯遗传材料证明了SPWR1和SPWR2均正向调控甘薯小象甲抗性。
“通过实验我们发现甘薯对甘薯小象甲的抵抗依赖一种名为奎尼酸的代谢物及其衍生物。奎尼酸对人并没有毒性，但是会明显抑制甘薯小象甲胰蛋白酶的活性，通俗来说就是甘薯小象甲吃了含有这种物质的甘薯后，不舒服，所以它们就不吃了。”侯兴亮说。
“含有高水平奎尼酸的天然变异品种抗虫性强大，展示出一种有潜力的、兼具环境友好型和资源节约型的农业抗虫方案。”论文第一作者、中国科学院华南植物园副研究员刘旭表示，该研究对推进高产优质多抗的甘薯分子育种，促进特色高值生态农业关键技术研发和成果转化，带动甘薯产业的良性发展和农民增产增收，具有重要意义。