爱荷华州 AMES — 爱荷华州立大学的研究人员发现了两种可以帮助水稻抵御云顶集团3118中国官方网站的基因，其中包括经常导致全球水稻产量重大损失的毁灭性真菌瘟病原体。
世界上一半以上的人口依赖大米作为日常必需的主食。这种在潮湿条件下生长的作物特别容易受到真菌病害的影响。水稻的许多防御能力源于称为二萜类化合物的天然植物抗生素化合物。最近，新鉴定出一大类此类化合物，并发现它们可作为对抗真菌病原体的抗生素。
这些化合物似乎是由一种称为 Miltiradiene 的二萜制成的。然而，这种化学物质并不是由任何已知的基因产生的。大米似乎凭空制造出这些抗生素——这并不是大自然通常的运作方式。
生化侦探项目
爱荷华州立大学罗伊·J·卡佛生物化学、生物物理学和分子生物学 (BBMB) 系的杰出教授鲁本·彼得斯 (Reuben Peters) 及其实验室成员着手开展一项生物化学侦探项目，以寻找与 miltiradiene 缺失的一环。
在他的实验室小组的两名学生（跨部门植物生物学项目博士生冯一岭和生物化学二年级学生特里斯坦·韦尔斯）的领导下，他们至少发现了其中一些关键的缺失环节。他们发现了两个基因（OsKSL14 和 OSKSL10）与水稻中 Miltiradiene 的产生以及抗病能力相关。
冯首先发现了OsKSL14。该基因尚未被表征，但她的云顶集团3118中国官方网站表明它可能负责制造 Miltiradiene。 OsKSL10 与 OsKSL14 密切相关，这表明它也可能参与其中。 Feng 与 Weers 合作克隆了这些基因，然后 Weers 证实这两个基因都编码产生 Miltiradiene 并触发其天然抗生素化合物产生的酶。
“这使得基因变得极其重要，”冯说。 “我来自中国，大米是我们每天饮食的基本组成部分，因此这对像我这样的国家来说可能是真正的好处。”
云顶集团3118中国官方网站小组的发现已被接受在科学杂志上发表生物科技，在 Peters 与 Feng 和 Weers 共同撰写的一篇论文中。
“这项工作对水稻的基本了解做出了重要贡献，为水稻二萜天然产物及其功能的进化提供了宝贵的见解，”彼得斯说。
“这项云顶集团3118中国官方网站为水稻育种者提供了新工具，可以用来增强其品种的恢复力和生产力，”他继续说道。 “随着气候变化将新的病原体带到植物进化早期并不真正需要这些基因的区域，这些抗病基因可以提供的特性可能会变得更加重要。”
从基因发现到国际云顶集团3118中国官方网站机会
彼得斯将这一发现归功于他年轻的实验室顾问。 “以岭的见解和工作对于这个项目的成功至关重要。特里斯坦在帮助巩固我们的云顶集团3118中国官方网站结果的影响方面也发挥了重要作用。”
对韦尔斯来说，这项云顶集团3118中国官方网站“最酷”的方面之一是有机会了解水稻，这是一种全球主要作物，而他对此没有任何经验。他在爱荷华州东部的一个农场长大，进入大学时对云顶集团3118中国官方网站感兴趣，受到 AP 科学课程的启发，并有机会在阿纳莫萨高中帮助设计一个实验室来支持他们。当他开始在爱荷华州立大学寻找机会时，BBMB 的学生服务专家 Claire Kruesel 帮助他找到了进入彼得斯实验室的途径。他在校园的第二个学期开始在那里工作。
“我上大学时并没有很多云顶集团3118中国官方网站经验，”韦尔斯说。 “我确实知道一些事情，比如移液器的用途。彼得斯博士和实验室的云顶集团3118中国官方网站生非常慷慨地支持我，每次来到实验室我都会尝试学习新的东西。”
去年夏天，Weers 被选为 Beitz Fellowship 成员，参加第二批 BBMB生物化学暑期云顶集团3118中国官方网站计划本科生。他还参与了为创建奖项的活动Stupka 云顶集团3118中国官方网站研讨会。在参观校园学生创新中心时受到启发，他与一名教职员工合作，使用激光和 3D 打印机为明年的海报会议获奖者制作新奖杯。
指导新兴研究云顶集团3118中国官方网站对彼得斯来说并不是什么新鲜事，自从 20 多年前加入爱荷华州立大学以来，他的实验室里一直有本科生与研究生一起工作。得益于彼得斯在世界著名的德国马克斯·普朗克化学生态研究所休假期间的人脉，韦尔斯将有机会在夏天在那里磨练他的研究技能。
“能有这个机会，我感到非常兴奋和幸运，”韦尔斯说。
与此同时，彼得斯实验室的团队还有工作要做。他们还发现了至少五个未表征的水稻基因，并计划进行更多调查，看看是否可以揭示它们的功能。
他们的工作得到了美国农业部农业食品和云顶集团3118中国官方网站计划以及美国国立卫生云顶集团3118中国官方网站院的资助。
联系人
Reuben Peters，Roy J. Carver 生物化学和微生物学系，515-294-8580，rjpeters@iastate.edu
冯一岭，跨部门植物生物学云顶集团3118中国官方网站生项目，ylfeng@iastate.edu
特里斯坦·韦尔斯，生物化学，tweers@iastate.edu
Ann Y. Robinson，农业和生命科学通讯，515-294-3066，ayr@iastate.edu