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研究与创新

大型常绿植物的遗传研究揭示了抗虫害的线索

Sitka Murcuce.
贾斯汀·怀特希尔拍摄了一棵锡特卡云杉。

最近的一群巨型常青师的研究正在帮助科学家更好地了解为什么有些树木在害虫面前能够生存,并且可以帮助森林培养树木,在面对新的和新出现的森林健康的挑战所需的抵抗力。

问题是一群Sitka Murcuce.树木 - 沿海巨人可以居住数百年,在加利福尼亚进入阿拉斯加,西海岸长达300英尺高。大多数Sitka树木易患令人饥饿的害虫,叫做云杉象鼻虫,可以表达树木的生长,引起畸形,最终杀死树木。

然而,林务人员发现了一小群锡特卡树对这种害虫具有天然抵抗力。在一项新的分析中,北卡罗来纳州立大学的一名研究人员领导了一项研究,以确定基因是如何在抗病树木中表达的,这可能使它们能够反击云杉象鼻虫。这一发现,发表在杂志中工厂环境的相互作用,可以帮助研究人员培育耐药性。

《摘要》采访了该研究的主要作者,贾斯汀怀特希尔他是北卡罗来纳州立大学林业和环境资源系的助理教授。怀特希尔也领导NC州圣诞树遗传计划该组织正致力于识别可用于在北卡罗来纳州培育转基因圣诞树的基因和特征。

TA.:在Sitka云杉中对这个害虫的抗性有多常见?

Whitehill.:Sitka Murcuce可以在西边的海岸上生活数百年来成为巨大的树木。一些最大的云杉超过300英尺高,近1000岁。因为他们有这么长的一代时间,因此他们很难快速对害虫和疾病产生抗性。

在抵抗方面,加拿大不列颠哥伦比亚省在不列颠哥伦比亚省工作的森林遗传学家注意到,即使他们在具有高水平侵扰的地区,也越来越好地生长了云杉。遗传学家致力于将这些树木与其繁殖计划融为一体以发展抗性品种。这项工作已经过去几十年。只有我们开始了解树木如何能够抵抗这种害虫的攻击。

TA.:这些树木的自然耐受性已经知道了什么?

Whitehill.在2010年代早期,一种被称为石细胞的特殊细胞类型首次被认为是抵抗云杉象鼻虫的一个促进因素。如果你曾经吃过梨,你会发现梨的粗糙质地是由于梨中存在石细胞。在锡特卡云杉,它们是高度木质化的,这意味着它们非常类似于木细胞,使它们坚硬。一些人在尝试繁殖这些树时注意到的第一个线索是这些树更难砍伐。结果,他们的刀比易受影响的树木磨损得更快。人们砍伐的区域恰好是象鼻虫经常出没并完成其生命周期的地方。最终,这片区域被石巢所填满。

抽象的:遗传分析对抗性的显示是什么?

Whitehill.:大故事是,在攻击甚至发生之前,耐药树已经很好地对象鼻虫辩护。似乎基因已经变成了“在”位置,所以始终存在防御,初级防御是很多石细胞的存在。

另一个有趣的发现是,我们发现了一组属于真菌的基因,这些基因一直存在于抗虫树木和受象鼻虫攻击的易感树木中。我们认为,这意味着受到象鼻虫攻击的抗病树木和易感树木拥有一个天然的真菌群落。这种之前未被探索的相互作用可能对象鼻虫的生存产生负面影响。

可以进一步探索这是有可能探索的额外复杂的生态互动。由于使用新的分子工具,我们现在开始绘制这种复杂系统的更完整的画面。

TA.:有什么关于Sitka云杉基因组的内容,使这些树木挑战研究?

Whitehill.:研究云杉或任何针叶树的基因组的挑战之一是,它们的基因组是人类基因组的大约尺寸约为7至八倍,平均约21至220亿基对遗传密码。针叶树不仅有巨大的基因组,而且它们还具有这些极长的遗传密码,在整个基因组中重复多次。这使得难以序列基因段。

基因空间也没有很好地评估和在针叶树中定义。如果你想到人类基因组,那么人类基因组计划在1990年开始于1990年开始,在人类基因组的最终草案出版的情况下,在2003年出版的成本填写。在Sitka Spruce的情况下,我们必须将我们的结果基于下一个最佳学习的生物体来弄清楚基因可能是什么正在做。在功能验证的植物中的大多数基因都在一个叫做的小芥末植物中拟南芥。我们基因基因基因功能拟南芥基因。

TA.为什么研究这种特殊的云杉很重要?

Whitehill.:Sitka Spruce是一种主要在加利福尼亚州的北部和沿海阿拉斯加州北部的沿海地区发现的沿海地区。从经济的角度来看,它被种植为沿海不列颠哥伦比亚省的木材来源,但由于这种害虫,它在过去30年或更长时间的种植中的使用已经减少。

我在研究中使用的树来自一群非常容易受到象鼻虫影响的树。然而,这些树长得很快,木材质量也很好。由于生长速度快,木材质量好,这些树木在19世纪被带回英国,现在形成了英国林业的基础。

这个项目的最终目标,以及我的计划NC州圣诞树遗传学方案前进,是应用先进的基因组技术和工具,了解树木如何容忍应力,识别支持阻力的潜在机制,并最终利用新的基因组方法迅速开发抗害虫树木,确保他们的长期生存面对森林健康挑战的增加。

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