前端技术
您当前的位置:首页 > 技术 > 前端技术
 
山东农业大学丁新华团队利用纳米二氧化硅增强水稻对稻瘟病菌的抗性
来源:中国粉体技术网    更新时间:2022-04-24 15:31:49    浏览次数:
 
  近年来,纳米技术逐渐兴起并且被认为是可以有效应对这些严峻挑战的有力武器之一,有研究表明,纳米二氧化硅有望作为新的更为安全的农用化学品来控制病害,但相关的系统性研究仍然有限,尤其是在水稻中。
  
  稻瘟病菌起的稻瘟病是水稻上的毁灭性病害,全世界水稻种植区都频繁发生,有“水稻癌症”之称,严重威胁全球粮食安全,然而目前传统育种以及化学防治对于稻瘟病的防控效果都不甚理想,那么纳米二氧化硅能否成为水稻稻瘟病防控的一种有效武器呢?
  
  4月22,山东农业大学丁新华教授课题组在Journal of Nanobiotechnology (IF=10.4345) 在线发表了题为“Silica nanoparticles protect rice against biotic and abiotic stresses”的研究论文。该研究制备了粒径为39nm的纳米二氧化硅(SiO2 NPs),并发现SiO2 NPs叶面处理和根部处理均可以激发水稻水杨酸(SA)含量积累及SA相关响应基因的表达,从而增强水稻对稻瘟病菌的抗性。同时还发现,SiO2 NPs 根部处理对于植物更为安全并且诱导抗性更好,且可以促进水稻根系发育及对水分的吸收,更好的抵抗干旱。
  
  该研究首先利用不同浓度的SiO2 NPs预处理水稻叶片后进行稻瘟病菌接种,发现低浓度SiO2 NPs (100 mg/L) 叶片处理可以显著提升水稻对稻瘟病菌的抗性,但过高浓度(3000 mg/L) 有一定风险,甚至导致病害发病程度更重。同时发现,根部处理具有更好的诱导抗性效果,且高浓度 (3000 mg/L) 并不会引起副作用。进一步电镜观察发现,低浓度的SiO2 NPs通过叶片气孔吸收,进入水稻气腔内,但高浓度的SiO2 NPs会使气孔周围的表皮细胞失去通透性,无序的过量吸收SiO2 NPs,导致植物体内SiO2 NPs含量过高,而使SA途径响应异常,造成病害发病更重;而高浓度SiO2 NPs进行根部处理,大部分会被阻挡在根部表皮细胞之外,只有少量可以通过根部空洞进入水稻根内,并通过气腔进行传递,这也是SiO2 NPs根部处理更为有效、安全的原因。
  
  进一步发现,SiO2 NPs处理会促进水稻叶片及根内部SA含量积累、SA响应基因上调,并通过SAR使得整株水稻获得对稻瘟病菌的抗性,而这种诱导抗性在SA缺陷植株NahG中即会丧失,证明SiO2 NPs诱导的水稻对稻瘟病菌的抗性依赖于SA途径。更为有趣的是,SiO2 NPs根部处理还可以促进水稻根系发育,从而吸取更深处土层的水分,抵抗干旱。
  
  综上,该研究首次发现了SiO2 NPs可以同时增强水稻对生物和非生物胁迫的抵抗能力,为开发更为高效、安全、环保的病害防控方法提供了一种选择。
  
SiO2 NPs处理增强水稻对生物(稻瘟病菌)和非生物胁迫(干旱)的抗性
SiO2 NPs处理增强水稻对生物(稻瘟病菌)和非生物胁迫(干旱)的抗性  
  
  山东农业大学作物生物学国家重点实验室博士研究生杜建峰、刘保友为论文并列第一作者,李洋副教授、尹梓屹教授、丁新华教授作为共同通讯作者。此外,硕士研究生赵天枫、徐新宁、林涵、路冲冲博士以及赵海朋副教授等也参与了该项研究。研究受到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省重点研发计划、山东农业大学植物保护学院作物病虫害研究所等项目的资助。
  
  丁新华教授课题组近年来一直致力于微生物与植物互作机制研究,并在植物诱导抗性方面取得了一系列进展,在Nature Genetics、Molecular Plant、Plant Cell、New Phytologist、Plant Biotechnology Journal、Plant Communications、Plant Journal等植物学和植物病理学主流刊物上发表了相关研究成果。
  
更多精彩!欢迎扫描下方二维码关注中国粉体技术网官方微信(粉体技术网)

 
相关信息 更多>>
山东农业大学丁新华团队利用纳米二氧化硅增强水稻对稻瘟病菌的抗性2022-04-24
前沿 | 中科院华南植物园硅灰石抑制水稻镉吸收研究获进展2019-11-08
 
我要评论

人物访谈 更多>>

企业动态 更多>>

热点综述 更多>>