我国科学家构建油菜根肿病防控新策略,破解十字花科 “癌症” 防治难题

油菜是我国第一大油料作物,保障油菜稳产,直接关系国内食用油供给安全。长期以来,被称为十字花科作物“癌症”的根肿病,持续威胁长江流域油菜主产区生产。近日,中国农科院油料作物研究所油料作物基因组学与抗病性改良团队取得重要科研突破,首次揭示根肿菌内非经典RNA干扰调控新机制,成功构建基于RNAi技术阻断病菌早期侵染的油菜根肿病广谱抗性防控新策略,相关研究成果发表于国际学术期刊《尖端科学》,为土传病害绿色防控开辟全新路径。

根肿病由根肿菌引发,属于顽固性土传病害。根肿菌并非传统真菌,是具备游动能力的单细胞原生生物,休眠孢子能够在土壤内存活十年以上。病菌侵入油菜根系后,会刺激根部细胞异常膨大形成肿瘤,阻碍植株水分、养分吸收,发病轻的地块减产,重病田块甚至大面积绝收。随着农机跨区作业推广,病菌孢子随泥土扩散,我国湖北、四川、湖南、江西等油菜主产区发病面积持续扩大。传统防控手段存在明显短板,化学药剂成本高、容易造成土壤污染;常规抗病品种抗谱狭窄,病菌变异后抗病能力快速丧失;轮作模式周期漫长,很难适配农户种植节奏,根肿病高效防控一直是全球农业领域棘手难题。

本次研究的核心突破,在于科研团队探明了根肿菌独特的RNA干扰系统。RNAi技术凭借靶向精准、环境友好的特点,已经广泛应用于农作物病虫害治理,但过去学术界一直不清楚根肿菌是否存在RNAi调控通路。研究人员通过多组学联合分析,在根肿菌体内发现一套区别于经典模式的RNAi新机制,这套机制是病菌完成侵染、增殖的关键。基于这一发现,团队设计靶向根肿菌核心基因的RNAi分子,在油菜体内定向表达,当根肿菌尝试侵入油菜根部时,RNAi分子可以抑制病菌关键基因表达,阻断病菌早期侵染进程,在病害发生源头抑制根肿病发展,实现广谱抗病效果。

该成果是油料所团队在根肿病研究领域的又一次重大突破。此前,团队已在国际上解析感病基因介导的根肿病隐性广谱抗性,鉴定到关键保守感病基因GSL5。根肿菌会劫持该基因,关闭油菜自身茉莉酸抗病通路,完成侵染。敲除GSL5基因后,作物能够重启免疫通路,创制出广谱高抗根肿病的油菜新种质,田间试验证实改良后的油菜,生长、产量性状不受负面影响。两项成果相互补充,一个从作物自身免疫改造入手,一个靶向病菌侵染机制,共同搭建起“作物抗病种质+病菌靶向抑制”的综合防控体系,不再单一依赖传统抗病品种或者农药喷施。

这套新防控策略拥有多重优势。对比化学农药,RNAi技术不会带来土壤残留,对田间有益微生物安全,契合绿色农业发展方向;相较于传统抗病育种,靶向抑制模式抗谱更广,能够应对不同根肿菌生理小种,降低病菌变异突破抗性的风险。科研人员介绍,新策略不仅适用于油菜,还可以延伸应用白菜、甘蓝、萝卜等其他十字花科蔬菜,具备跨作物推广潜力。

我国油菜种植集中在长江流域,耕地资源紧张,很多病区无法长期休耕轮作。新策略落地之后,能大幅降低根肿病爆发风险,减少农药投入,稳定油菜产量,减轻农户病害防治负担。目前团队正在开展田间中试,持续优化技术方案,推进抗病种质培育与配套技术集成,加快科研成果转化落地。

业内专家表示,这项研究揭示了根肿菌独特的分子调控机理,填补原生生物病害RNAi防控理论空白。面对全球土传病害防治难题,我国科研团队提供中国方案,为其他顽固性土传病害的绿色防控研究提供参考。持续完善油菜根肿病综合防控技术体系,有助于守住油料生产底线,助力我国油料产业高质量发展,夯实国家食用油料安全根基。