科学家揭示：敲除这两个基因，作物可以更好地抵抗寄生植物

单脚金是一种寄生在高粱上的植物，可以导致高粱产量减少甚至死亡。最近，中国科学家首次从高粱中发现了SbSLT1和SbSLT2两种单脚金内酯排放转运蛋白。敲掉这两个基因后，高粱对单脚金的抵抗力明显提高。

打破SbSLT1和SbSLT2基因的高粱类型显著增强了独脚金的抗性。(图为中国科学院遗传与发展生物学研究所提供的图片)

这项研究是由中国科学院遗传与发展生物学研究所的研究团队与中国农业大学、先正达集团中国、崖州湾国家实验室等多个单位合作完成的，并于2月12日在国际学术期刊《细胞》上发表。这个发现为培养高粱种类抗独脚金寄生提供了重要的理论依据和基因资源。通过人工智能预测和分子和细胞生物学等方法，研究团队发现了传统的氨基酸位点及其一般的抗寄生应用价值，如作物排放转运蛋白。

国家重点实验室主任谢旗介绍，中国科学院遗传与发育生物研究所研究员、玉米等作物种质创新及分子育种，寄生植物对农业生产和生态系统有重要影响，尤其是单脚金属和列当寄生植物对作物造成严重危害——单脚金属主要寄生高粱、玉米、大米等单子叶作物，它是世界七大作物危害之一；列当是蔬菜作物(如西红柿、土豆)和油性作物(如向日葵)等。这类寄生植物每年在全球范围内造成的经济损失高达100-120亿美元。

单脚金的寄生过程极其隐蔽，难以预防。它的种子可以在土壤中休眠20多年。一旦感知到寄主植物释放的单脚金内酯，它就会迅速发芽并侵入寄主植物的根部，建立寄生关系。化学物质、轮种、土地改良等传统防治方法，效果有限，成本高。因此，培养抗单脚金寄生作物的种类成为解决这一问题的关键。

研究人员对缺磷环境下独脚金易萌发寄生的生理过程进行了原创分析，发现缺磷促进了高粱独脚金内酯。（SLs）根据原始基因挖掘技术，结合大数据分析和相关分子和细胞生物技术，排放状况首次确定了高粱中两个关键的SL排放转运蛋白-SbSLT1和SbSLT2。研究小组进一步揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用机制。在敲掉这两个基因之后，SLs的排放受到抑制，导致独脚金无法正常萌发，并且寄生高粱，从而显著提高高粱的抗寄生能力。实验表明，敲除这两种基因的高粱类型，寄生率降低67%至94%，高粱产量损失降低49%至52%。

研究小组通过人工智能模拟对SbSLT1和SbSLT2上SL转运通道的关键氨基酸-苯丙氨酸位点进行了进一步的预测，发现该位点存在于所有重要作物转运通道的同源蛋白中，玉米ZmSLT1和ZmSLT2的SL排放功能得到了证实，为重要作物抗寄生提供了具有显著应用价值的解决方案。

“我们将进一步验证基因在其他重要作物中的作用，促进抗独脚金寄生作物的产业化，为确保粮食安全做出贡献。”谢旗认为，这一发现和功能分析为农作物抗独脚金寄生提供了新的理念和工具，具有重要的理论和实用价值。

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标题：“科学家揭示：敲掉这两个基因，作物可以更好地抵抗寄生植物”

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