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研究表明:小麦对叶锈病的新免疫机制。
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研究表明:小麦对叶锈病的新免疫机制。

科学研究发现:科学家们发现了一种促进小麦对叶锈病免疫力的分子反应。这为加强作物产量开辟了新策略。疾病传播威胁着粮食安全。研究植物免疫力以保护农作物至关重要。

28 March 2025 28 March 2025

在《科学》杂志上发表了一项新研究,由来自五个不同洲的科学家团队进行,由阿卜杜拉国王科学与技术大学(KAUST)教授布兰德·沃尔夫领导。他们发现了一种新的分子反应,引发了对小麦的免疫反应,这对严重的小麦病害至关重要。这一信息提供了筛选对抗感染的免疫力更强的小麦的新策略。

小麦是数十亿人的主要食物,也是动物的重要饲料来源。其歉收是一个严重问题,对农民的收入和人类健康造成影响。小麦黑轮斑病的大流行可能同样具有破坏性,就像人类疾病大流行一样。

沃尔夫指出,气候变化导致小麦黑轮斑病在新地区出现。因此,有必要研究植物的免疫力并开发保护重要食物的技术。

动植物拥有不同的免疫系统。脊椎动物如人类依赖于血细胞进行免疫,而植物已经发展出另一种有效的方法。我们的任务是了解导致植物死亡并帮助其在病原体感染时存活的分子反应。

研究展示了植物细胞对黑轮斑病发生的最初分子事件产生的反应,这种真菌在植物茎和叶上形成橙色丘疹。这种疾病是导致许多饥荒的历史原因。尽管农业方法导致了对抗力强的小麦的出现,但小麦黑轮斑病的传播可能摧毁庄稼。

免疫反应始于小麦黑轮斑病与一种名为“串联激酶”的特定蛋白相互作用。已知串联激酶在植物免疫中发挥重要作用。

研究表明,由串联激酶引发的分子反应会诱发免疫反应。这种响应最终会杀死细胞,使病原体失去营养并阻止其繁殖和感染其他细胞。

相互结合的串联激酶在没有病原体的情况下会变得不活跃。然而,当病原体与其中一种激酶结合时,它们就会被解锁并激活免疫反应。这种机制是全新的,提供了创造更抗病的小麦的机会。

研究还指出,对谷物作物免疫机制的进化保留可以帮助增强这些作物对多种疾病的抵抗力。

沃尔夫表示,大多数国家将小麦视为其农业政策和粮食安全的至关重要组成部分。我们对小麦对病原体作出反应的理解越深入,我们就能更好地确保全球不断增长的人口的粮食供应。

由于小麦易于种植、储存、加工且具有高营养价值,它是世界上最生产和销售量最大的作物。过去十年,全球每年种植的小麦超过7.5亿吨,而同一时期的大米产量仅略超过5亿吨。

沃尔夫还担任可持续粮食安全卓越中心的联合主席,该中心致力于在干旱条件下开展可持续食品生产的科学研究。

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