 在植物中，生长和防御由许多相互拮抗的分子途径调控，这导致了“生长-防御权衡”，即植物暂时减少生长以应对病虫害的胁迫。鉴于生长和防御之间的分子拮抗作用，同时提高作物的抗性和产量具有很大挑战性。解析这两个性状的分子机制，以及可以解偶联的程度，是实现这一育种目标的关键。然而，生长和防御之间的分子关系如何转化为产量和抗病性之间的基因型拮抗作用尚不清楚。 近日，澳大利亚科廷大学作物与疾病管理中心Derbyshire在Plant Biotechnology Journal上发表了一篇题为“The complex relationship between disease resistance and yield in crops”的综述论文。该综述重点介绍了过去两年关于防御与生长之间拮抗作用的分子机理研究。从育种的角度讨论了抗病性和作物产量之间的相互作用，概述了这种关系的复杂性和细微差别，以及探究同时提高产量和抗病性的实用方法。  生长素和细胞分裂素对植物生长发育至关重要。生长素主要刺激细胞伸长和分裂，而细胞分裂素促进细胞分裂和分化。这些激素的比例调控着植物发育的各个方面，包括协同作用和拮抗作用。ABA主要与应激反应有关，促进气孔闭合以减少蒸腾作用并提高对病原体的免疫力。ABA还促进种子和芽在干旱和寒冷等不利环境条件下的休眠。相反，BR和GA则促进萌发。激素之间的相互作用，以及它们激活的转录程序，决定了植物对环境的反应。 R基因在自然种群中的适应性成本可能会在育种项目中转化为产量损失。利用大豆泛基因组，我们最近评估了NBS-LRR基因含量与大豆（Glycine max）产量之间是否存在全基因组范围内的关联。与对水稻（Oryza sativa）的研究相呼应，我们发现通过驯化和选择性育种，发现G. max品种基因组中的NBS-LRR基因总数有所减少。线性模型表明，每增加一个NBS-LRR基因，G. max基因组平均会带来1.6%的产量损失。总体基因含量与产量没有显著关联，表明这一联系是真实的。 由单个NBS-LRR基因导致适应性和潜在产量损失的分子基础尚未得到充分描述。一个合理的假设是，在没有病原体的情况下，这些基因的基础活性对某些生长和发育成分产生了慢性、低水平的拮抗作用。最近的研究表明，植物的NBS-LRR基因形成了一个复杂的相互作用网络。在没有病原体的情况下，它们可能会部分自我关联或与其他NBS-LRR基因结合，形成无信号传导功能的复合物。病原体识别后，这些复合物会扩展并形成抵抗体（resistosomes）介导信号传导。然而，在某些情况下，如果基因组的NBS-LRR含量不是最佳的，在没有病原体的情况下，仍可能形成信号复合物。这可能是杂交坏死的潜在机制，当两个具有不相容NBS-LRR基因组的品种杂交时会发生这种现象。 除了完全失去NBS-LRR基因外，最近的一项研究还表明，植物可能通过进化出靶向NBS-LRR基因的microRNA来减轻这些基因对生长的影响。这个发现提出了一个模型，即新的microRNA是由倒置串联重复的NBS-LRR基因转录产生的，随后NBS-LRR基因的复制和多样化又引发了靶向microRNA的复制和多样化。因此，NBS-LRR基因和其靶向microRNA的组合很可能与引入单个NBS-LRR基因对特定基因型的产量潜力和产量稳定性的影响相关。  植物形态与病害发展之间的相互作用引入了另一层复杂性。作物的病害严重程度受到多种因素的影响，包括孢子拦截的可能性、冠层微环境以及植物组织的结构和营养特性，而这些因素又受到当地环境的强烈影响。生长与防御的权衡是影响总产量和病害的诸多复杂因素之一。作物品种的抗病水平与其相对产量之间的关系可能并不简单。因为不同环境下，产量的各组成部分对抗病性的影响不尽相同，且对产量的贡献也有所不同。  分子研究已经清楚的描绘了植物生长与防御权衡的基本机制。在作物中，分子生长与防御的权衡是产量潜力和产量稳定性的一个组成部分。持续研究影响产量相关组成部分的可遗传变异以及其与总体抗病性水平的关系，将有助于制定改良抗病性而不显著降低产量稳定性的策略。因此，对于育种中的权衡问题，基因组预测与多性状模型是一种实用的方法，需要进一步研究其在抗病性和产量相关性状中的应用。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.14373  植物生物技术Pbj 交流群 为了能更有效地帮助广大的科研工作者获取相关信息，植物生物技术Pbj特建立微信群，Plant Biotechnology Journal投稿以及文献相关问题、公众号发布内容及公众号投稿问题都会集中在群内进行解答，同时鼓励在群内交流学术、碰撞思维。为了保证群内良好的讨论环境，请先添加小编微信，扫描二维码添加，之后我们会及时邀请您进群。小提示：添加小编微信时及进群后请务必备注学校或单位+姓名，PI在结尾注明，我们会邀请您进入PI群。   |
