研究人员确定农药处理后导致叶片褐变的基因

高粱是一种被低估的古老谷物，由于其营养丰富且不含麸质的特性，正逐渐成为众所周知的超级食品。高粱糖浆在食品工业中被广泛用作糖蜜的健康替代品，这种谷物也用于制作无麸质面粉。此外，高粱通常用作优质动物饲料，同时也是生物燃料和化学品的有效可再生来源。改善高粱的种植对于继续从这种谷物中获益并利用其经济优势至关重要。然而，高粱与其他作物一样，具有一些降低其产量的不良特性。一个这样的特性是对有机磷的敏感性，有机磷是常用的杀虫剂。在高粱作物中，有机磷会导致叶片褐变、细胞死亡和枯萎。

冈山大学的研究人员一直在研究导致高粱植物有机磷敏感性 (OPS) 的细胞机制。在他们最近发表在《科学报告》上的研究中，他们揭示了编码 NB-LRR 蛋白的基因是高粱中 OPS 的原因。此外，他们发现高粱中有机磷诱导损伤的机制与植物在病原感染过程中遭受损伤的机制相似。

在解释这项研究背后的动机时，Wataru Sakamoto 教授(他已经研究控制“叶子绿色”的基因超过 10 年并领导这项研究)评论说：“高粱有很多好处。从研究的角度来看，它也很有趣，因为它对干旱和恶劣环境的耐受性高，基因组小，并且与水稻的遗传相似。” 他进一步描述了促使这项调查的原因，“如果一个基因导致植物中的不良特征，去除或灭活该基因可能有助于消除负面特征。在我们的研究中，我们发现一种名为 Takakibi 的高粱品种在经过农药处理后表现出叶片褐变。因此，我们着手了解这种植物对农药敏感的遗传原因。”

为此，研究人员首先将有机磷敏感的 Takakibi(或 NOG)品种与有机磷抗性高粱品种 BTx623 杂交(即交配)。有趣的是，他们发现所有后代都表现出 OPS。这意味着 OPS 是一种“显性”性状，这意味着即使植物有一个 OPS 相关基因的拷贝，它们也会对有机磷敏感。

接下来，为了了解哪些基因实际上导致了高粱中的 OPS，他们使用了一种称为“数量性状基因座映射”的技术，并检查了 NOG 品种中与 OPS 相关的遗传位置。他们发现，在之前的研究中与 OPS 相关的 5 号染色体上的一个区域与 NOG 中的 OPS 相关。扩展他们的发现，他们确定了该区域存在的三个基因。此外，他们发现这些基因可能编码一种称为 NB-LRR 的蛋白质，该蛋白质存在于植物细胞的外膜上并识别外部因素，包括病原体。最后，他们得出结论，NLR-C基因(在 NOG 中起作用但在 BTx623 中不起作用)以显性方式负责 OPS。

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