【现学现卖】小麦里来自真菌的基因

禾谷镰刀菌的引发的小麦赤霉病使庄稼欠收，并且在感染麦粒中存在对哺乳动物有毒的DON等真菌毒素。

通过对多种小麦品种的筛选，人们找到了一些对镰刀菌有抗性的小麦品种以及一些野生禾本植物。Fhb7基因（Fusarium head blight 7）从禾本植物Thinopyrum elongatum中获得，它编码一种酶，可以“排毒”，大概机制是编码的酶使谷胱甘肽（glutathione，GSH）结合到DON有毒的环氧部分。它针对DON的特有机制也解释了为什么可以植物获得对镰刀菌的抗性（因为DON是影响镰刀菌致病力的重要因素之一）。

研究发现，小麦中编码可消解DON毒性的谷胱甘肽S-转移酶的Fhb7基因是野生禾本植物通过真菌与植物的自然条件下的基因转化获得的。

Fhb7来源于一种广泛分布的子囊菌Epichloë，它的基因是如何进入禾本科植物Thinopyrumelongatum仍然是一个谜。禾本科中的Fhb7基因与Epichloë中的同源基因相似度97%，但是目前发现它只在Thinopyrum elongatum中存在。这种水平的基因转移时间很少见，目前知道的有在农杆菌与红薯，高粱和其寄生菌间发生过。此外还不清楚为何子囊菌中会进化出DON排毒基因，也许是在Epichloë与镰刀菌竞争时起作用。

这个研究发现意味着什么呢？目前虽然我们种植的转基因作物正在增加，但是小麦作为世界上重要粮食作物，其转基因进程一直被GM法规和舆论反对，保证了食用放心，但是小麦每年都存在很大的收成损失。这对于农民，尤其是像我们国家的很多小农户来说，欠收是毁灭性的打击。现在这个天然存在的“转基因”植物，或者未来诸如此类的“故意”自然条件下水平基因转移而育种出来的作物则可以在符合GM法规的前提下，让农民收获满足产量、品质和安全要求的小麦。

参考文献

Wang, H., Sun, S., Ge, W., Zhao, L., Hou, B., Wang, K. et al. (2020) Horizontal gene transfer of Fhb7 from fungus underlies Fusarium head blight resistance in wheat. Science 368.

Wulff, B.B., and Jones, J.D. (2020) Breeding a fungal gene into wheat. Science368: 822-823.