棉花“癌症”黄萎病或将被攻克

近期，国际著名植物学期刊《新植物科学家》上发表了一篇中国农业科学院的研究成果。成果显示，由中国农业科学院农产品加工研究所所长戴小枫领衔的有害生物防控创新团队，发现了棉花黄萎病的病原，也就是大丽轮枝菌引起植物落叶的分子机制。

棉花黄萎病是棉花重要病害之一，也是全国农业植物检疫对象之一。对于棉花来说，这种病可以称之为“癌症”。按症状不同，棉花黄萎病可以分为落叶型、枯斑型和黄斑型。一旦发病并且蔓延到中后期，很可能就会出现植株的大面积死亡。

其实，棉花黄萎病是由真菌大丽轮枝菌引起的。早在1817年，德国科学家就首次发现了大丽轮枝菌，这是一种通过土壤传播的病原真菌，它能破坏植物的水分和养分运输系统，迅速造成植物的枯萎死亡。而大丽轮枝菌也曾与马铃薯晚疫病并列为世界头号检疫对象。

1935年，这种真菌从美国传入中国。大丽轮枝菌的快速蔓延直接导致了上世纪90年代黄萎病在我国的大面积爆发，给棉花生产造成重创。目前，这种疫病每年给棉花造成的经济损失仍高达100多亿美元。更为可怕的是，大丽轮枝菌的寄主非常多，除了棉花，它还能侵染马铃薯、茄子、辣椒、番茄等多种经济作物。

多年来，全世界的农业科研工作者一直致力于解析大丽轮枝菌引起植物落叶的遗传机制，不过一直没有突破。而中国对于这个问题的研究，也是从上世纪90年代就开始了。那么，他们是怎么解开这其中的奥秘呢？

原来，中国的科研学者先对美国莴苣和荷兰番茄上的大丽轮枝菌基因组进行了比较。他们发现，中国大丽轮枝菌的菌株比美国和荷兰的多出一个基因组片段，而该片段恰恰是从棉花的另一种病菌——枯萎病菌中“掠取”过来的。

只有落叶型的菌株能比对上G-LSR2的基因，非落叶型在该区域内的基因缺失。

什么意思呢？也就是说，大丽轮枝菌从美国传入中国后，在土壤中获得了棉花枯萎病的部分基因片段，变成了一种特殊的大丽轮枝菌。而正是有了棉花枯萎病的基因，这种特殊的大丽轮枝菌才对中国的棉花具有更强的侵染能力。

随着研究的进一步深入，团队还发现，来自美国的大丽轮枝菌从棉花枯萎病中“掠夺”来的基因片段包含7个基因。农科院的科研学者们形象地把它们称为一个“小团队”，在这个团队里，每个“队员”各司其职，它们有的负责转录调控因子，有的负责编码转运蛋白。其中，最关键的两名“成员”则负责编码聚酮合成酶，而这种酶正是引起寄主落叶的关键功能基因。

敲除“掠夺”来的基因后宿主植株恢复正常不落叶表型，真菌生物量也大大减少

说得再具体一些，当大丽轮枝菌获得这7个基因成员后，成员编码的功能基因会合成转化为一种化合物。这种化合物能够干扰棉花体内的磷脂代谢通路，让棉花对一种叫作“脱落酸”的植物内生激素更加敏感，所谓“脱落酸”，顾名思义就是导致棉花枯萎落叶的激素，当“脱落酸”在棉花体内占据主要位置后，棉花就会出现激素紊乱的情况，最终导致棉花的枯萎死亡。

查清了这一原因后，如何消灭棉花中的大丽轮枝菌就变得简单了许多。虽然这还需要一些时间进行进一步的研究，但总算为黄萎病的医治找到了门路。另外，这次研究也可以证明，在相关领域的发展上，我国已经从跟跑欧美变成了并跑，并且正在实现领跑。

当然，这次研究只发现了中国棉花黄萎病的发病原因，国际上还有很多类型的大丽轮枝菌需要找到分子机制。所以，下一步，农科院的科研团队们将会牵头组织“大丽轮枝菌基因组学研究国际大科学计划”，未来，各国的科研学者有望从各种领域和角度，较为系统地阐明全球黄萎病病原的起源、群体结构，以及遗传演化等问题，而这些问题都是困扰国际学术界长达百年的重要科学问题。想想还真有些小激动呢！　

信息来源：三农中国