??獨腳金作為一種寄生在高粱上的植物，會使高粱減產，嚴重時甚至導致高粱死亡。近期，我國科學家有了重大發現，首次從高粱中找到了兩個獨腳金內酯外排轉運蛋白，分別是SbSLT1和SbSLT2。當敲除這兩個基因后，高粱對獨腳金的抗性得到了顯著提升。
??此項研究是由中國科學院遺傳與發育生物學研究所科研團隊聯合中國農業大學、先正達集團中國以及崖州灣國家實驗室等多家單位共同完成的。相關研究成果于2月12日發表在了國際學術期刊《細胞》上。這一發現為培育抗獨腳金寄生的高粱品種提供了關鍵的理論依據和基因資源。研究團隊還借助人工智能預測以及分子和細胞生物學等方法，發現了作物該類外排轉運蛋白的保守關鍵氨基酸位點，并且其具有廣泛的抗寄生應用前景。
??中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員、玉米等作物種質創新及分子育種全國重點實驗室主任謝旗介紹說，寄生植物對農業生產和生態系統影響重大，特別是獨腳金屬和列當屬的寄生植物，會給農作物帶來嚴重危害。獨腳金屬主要寄生在高粱、玉米、谷子等單子葉作物上，是世界七大農作物危害之一；列當屬則主要影響番茄、馬鈴薯等重要蔬菜作物以及向日葵等油料作物。這些寄生植物每年在全球造成的經濟損失高達100到120億美元。
??獨腳金的寄生過程十分隱蔽，且防治難度較大。它的種子在土壤中能夠休眠超過20年，一旦感知到寄主植物釋放的獨腳金內酯，就會迅速萌發并侵入寄主植物的根部，從而建立寄生關系。傳統的防治方法，像化學藥劑、輪作和土壤改良等，不僅效果有限，而且成本高昂。所以，培育抗獨腳金寄生的作物品種成為解決這一問題的關鍵所在。
??研究人員創新性地解析了缺磷條件下獨腳金易萌發寄生的生理過程，發現缺磷會促進高粱獨腳金內酯（SLs）外排的現象。基于原創的基因挖掘技術，結合大數據分析以及相關分子和細胞生物學技術，首次鑒定出高粱中兩個關鍵的SL外排轉運蛋白——SbSLT1和SbSLT2。研究團隊還進一步揭示了SbSLT1和SbSLT2基因的作用機制。當敲除這兩個基因后，SLs的外排受到抑制，使得獨腳金無法正常萌發和寄生高粱，進而顯著提高了高粱的抗寄生能力。田間實驗顯示，敲除這兩個基因的高粱品種，寄生率降低了67%到94%，高粱的產量損失減少了49%到52%。
??研究團隊通過人工智能模擬預測出SbSLT1和SbSLT2上形成SL轉運通道的關鍵氨基酸——苯丙氨酸位點，發現該位點在所有重要作物轉運通道同源蛋白中都存在，并且玉米ZmSLT1和ZmSLT2的SL外排功能已得到證實。這為重要作物抗寄生提供了具有廣泛應用前景的解決方案。
??謝旗表示：“我們接下來會進一步驗證相關基因在其他重要作物中的作用，并且推動抗獨腳金寄生作物的產業化，為保障糧食安全貢獻力量。”他認為，這一發現和功能解析為作物抗獨腳金寄生育種提供了全新的思路和工具，具有重要的理論和應用價值。
