近日，中國水稻研究所和浙江大學(xué)合作揭示了稗草通過基因簇合成防御性次生代謝化合物，用于與水稻競爭和抵御稻田病菌的遺傳機制，為水稻C4育種提供了一個重要基因遺傳資源。該研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊（Nature Communications）》。

    稻田稗草（E. crus-galli）被認為是全球最嚴重的雜草之一。稗草與水稻均屬于禾本科，兩者生長期、株型等生物學(xué)特性極為相似，為水田中最難防除的伴生性雜草。稻田除草目前主要依賴于化學(xué)除草劑。大量除草劑的使用不僅污染環(huán)境，還增加生產(chǎn)成本和稗草的抗藥性。因此，選育具有抑制稗草作用的“綠色水稻”是減少化學(xué)除草劑使用的重要方式。

    植物化感作用是指植物向環(huán)境釋放特定的防御性化學(xué)物質(zhì)，從而影響鄰近植物生長的效應(yīng)。化感也是水稻和雜草互作的主要方式之一，水稻-稗草之間可以自身合成并釋放化學(xué)物質(zhì)來相互抑制生長。該研究表明，稗草可以合成異羥肟酸類次生代謝產(chǎn)物丁布（DIMBOA）的三個基因簇，具有抑制水稻生長的作用。同樣，稗草還能合成次生代謝產(chǎn)物稻殼素（momilactone）的基因簇，具有抵御稻瘟菌等病菌生長能力。這是研究人員首次了解到稗草會利用基因簇的遺傳機制合成這些化合物與水稻競爭,從而起化感作用。研究還發(fā)現(xiàn)細胞色素（CYP450）和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（GST）基因具有解毒功能，以非靶標(biāo)抗性機制，直接參與雜草除草劑抗性的進化。利用化感作用進行雜草防控將是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

    該研究得到國家自然科學(xué)基金委的重點資助。水稻所郭龍彪研究員和浙江大學(xué)邱杰博士為論文共同第一作者，浙江大學(xué)樊龍江教授和湖南省農(nóng)科院柏連陽研究員為共同通訊作者。來源：中國水稻研究所