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-+ 提示：欢迎点击上方「PaperRss」↑关注我们！ 科学家们发现了一种新方法，利用种子的胚胎组织，将两种类似禾本科的植物(包括香蕉、水稻和小麦)结合起来。该技术赋予植物中一些有益的特性，如提高抗病或耐胁迫。 嫁接是一种将一株植物的根与另一株植物的根连接起来的技术，这样它们就能作为一个整体继续生长。直到现在，人们还认为在单子叶植物群中移植类似草的植物是不可能的，因为它们的茎中缺乏一种叫做维管形成层的特殊组织类型。 剑桥大学的研究人员发现，从单子叶植物的种子中提取的根和茎组织——代表着它们最早的胚胎阶段——能够有效融合。他们的研究结果发表在今天的《自然》杂志上。 嫁接后2.5年的枣椰树。箭头指向移植物接头处。 估计有六万株植物是单子叶植物;许多是大规模种植的作物，例如水稻、小麦和大麦。 这一发现对控制严重的土壤传播病原体有意义，包括巴拿马病，或“热带4号种”，它已经摧毁了香蕉种植园30多年。最近这种疾病的加速传播引发了对全球香蕉短缺的担忧。 “我们实现了所有人都认为不可能的事情。移植胚胎组织在一系列类草物种中具有真正的潜力。剑桥大学植物科学系的朱利安·希伯德教授说:“我们发现，即使是亲缘关系较远的物种，由于进化时间的不同，也可以嫁接兼容。” 该技术可以有效地嫁接同一物种和两个不同物种的单子叶植物。嫁接基因上不同的根和茎组织可以使植株具有新的特性——从矮枝到病虫害抗性。 科学家们发现，这项技术在一系列单子叶作物中都很有效，包括菠萝、香蕉、洋葱、龙舌兰和枣椰树。通过各种测试证实了这一点，包括将荧光染料注射到植物根部——从那里可以看到它向上移动并穿过嫁接接点。 “我读了几十年来关于嫁接的研究论文，每个人都说这不能在单子叶植物中实现。我固执地坚持了好几年，直到我证明他们是错的。”Greg Reeves博士说，他是剑桥大学植物科学系的盖茨剑桥学者，也是这篇论文的第一作者。 他补充说:“让重要的粮食作物抵抗正在摧毁它们的疾病是一个紧迫的挑战。我们的技术可以让我们在草类植物中增加抗病能力，或其他有益的特性，如耐盐性，而无需通过基因改造或冗长的育种程序。” 世界香蕉产业的基础是一种被称为卡文迪什香蕉的单一品种——一种可以承受长途运输的克隆香蕉。由于植物之间没有遗传多样性，这种作物几乎没有抵御疾病的能力。而且卡文迪什香蕉是不育的，所以这种植物的后代不能培育抗病能力。世界各地的研究小组正在试图找到一种方法，在巴拿马病变得更广泛传播之前阻止它。 自远古以来，嫁接在另一植物类群双子叶植物中被广泛使用。果园种植的双子叶作物，包括苹果和樱桃，以及高价值的一年生作物，包括西红柿和黄瓜，通常都是在嫁接植株上种植的，因为这一过程可以带来一些有益的特性，比如抗病或提早开花。 研究人员已经通过剑桥企业为他们的嫁接技术申请了专利。他们还获得了Ceres Agri-Tech的资助，Ceres Agri-Tech是英国5所顶尖大学和3所著名农业研究机构之间的知识交流伙伴关系。 “巴拿马病是威胁全世界香蕉的一个巨大问题。剑桥大学有机会在拯救如此重要的粮食作物方面发挥作用，真是太棒了。”Ceres农业技术主任Louise Sutherland博士说。 Ceres农业科技由剑桥大学领导，由剑桥企业创建和管理。它为该项目提供了转化资金以及商业化专业知识和支持，以扩大技术规模并提高其效率。 More information: Julian Hibberd, Monocotyledonous plants graft at the embryonic root–shoot interface, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04247-y. www.nature.com/articles/s41586-021-04247-y Grafting is possible in both animals and plants. Although in animals the process requires surgery and is often associated with rejection of non-self, in plants grafting is widespread, and has been used since antiquity for crop improvement1. However, in the monocotyledons, which represent the second largest group of terrestrial plants and include many staple crops, the absence of vascular cambium is thought to preclude grafting2. Here we show that the embryonic hypocotyl allows intra- and inter-specific grafting in all three monocotyledon groups: the commelinids, lilioids and alismatids. We show functional graft unions through histology, application of exogenous fluorescent dyes, complementation assays for movement of endogenous hormones, and growth of plants to maturity. Expression profiling identifies genes that unify the molecular response associated with grafting in monocotyledons and dicotyledons, but also gene families that have not previously been associated with tissue union. Fusion of susceptible wheat scions to oat rootstocks confers resistance to the soil-borne pathogen Gaeumannomyces graminis. Collectively, these data overturn the consensus that monocotyledons cannot form graft unions, and identify the hypocotyl (mesocotyl in grasses) as a meristematic tissue that allows this process. We conclude that graft compatibility is a shared ability among seed-bearing plants. 动物和植物都可以嫁接。虽然在动物身上，这一过程需要外科手术，而且通常与排斥非自体有关，但在植物上，嫁接是广泛的，自古以来就被用于作物改良。然而，单子叶植物是陆生植物的第二大群体，包括许多主要作物，维管形成层的缺失被认为妨碍了嫁接。在本研究中，我们发现胚胎下胚轴可以在三种单子叶植物类群中进行种内和种间嫁接。我们通过组织学、外源荧光染料的应用、内源激素运动的互补分析和植物成熟的生长来展示嫁接的功能性。表达谱识别了在单子叶植物和双子叶植物中统一与嫁接相关的分子反应的基因，但也识别了以前没有与组织结合相关的基因家族。将感病小麦接穗与燕麦砧木融合，可以抵抗土壤传播的小麦高芒霉菌。总的来说，这些数据推翻了单子叶植物不能形成移植物连接的共识，并确定了下胚轴(禾草中的中胚轴)是允许这一过程的分生组织。我们的结论是，嫁接亲和性是种子植物之间的一种共享能力。  文章来源网络整理；如有侵权请及时联系PaperRSS小编删除，转载请注明来源。 温馨提示： 为方便PaperRSS粉丝们科研、就业等话题交流。我们根据10多个专业方向（植物、医学、药学、人工智能、化学、物理、财经管理、体育等），特建立了30个国内外博士交流群。群成员来源欧美、日韩、新加坡、清华北大、中科院等全球名校。 |
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