中国农科院植保所合作创制广谱抗白叶枯和细菌性条斑病水稻基因编辑新种质

　　近日，中国农科院植保所作物病原生物功能基因组研究创新团队与中国农科院作科所、西南大学柑橘所合作在植物学著名期刊《植物生物技术》（Plant Biotechnology Journal）在线发表了题为《Genome editing of a dominant resistance gene for broad-spectrum resistance to bacterial diseases in rice without growth penalty》的研究论文。该研究对水稻内源的缺陷型抗病基因进行人工设计和基因编辑，快速创制对白叶枯病和细菌性条斑病具有稳定、持久、复合、广谱抗性的水稻新种质，为水稻抗病生物育种提供了新策略。

 

　　稻黄单胞菌稻致病变种（ X.oryzae pv. oryzae, Xoo ）引起的白叶枯病和稻生致病变种（ X. oryzae pv. oryzicola, Xoc ）引起的细菌性条斑病是全球水稻生产中分布最广、危害最严重的两种细菌病害。优质稻品种南粳46对白叶枯和细菌性条斑病只有中等抗性。为了对南粳46进行抗性的快速升级，研究人员设计靶向10个不同来源的 Xoo / Xoc 的TALE的EBE组合模块；通过基因枪介导的DNA片段Knock-in编辑技术，将220 bp的外源DNA人工设计片段精准插入到南粳46的 xa23 基因启动子区的TATA box位置，成功创制纯合插入突变体，命名为N46（Xa23R）株系。

 

　　该研究发现N46（Xa23R）株系携带的 Xa23 基因在正常生成环境中表现为基因沉默，不发挥功能；编辑植株生长发育正常，不影响主要经济性状。一旦受到X  oo 和 X  oc 的侵染，便具有识别保守TALE的能力，并激活 Xa23 的表达。抗性测试结果显示，新种质对中国、日本、菲律宾的20个X  oo 标准菌株和中国各水稻种植区新分离的30个流行菌株均表现高抗。接种X  oc 标准菌株和28个中国水稻种植区分离的新菌株，N46（Xa23R）也都表现出高抗。

 

　　中国农科院植保所和西南大学联合培养博士生王美霞为第一作者，中国农科院植保所周焕斌研究员、中国农科院作科所纪志远副研究员及西南大学柑橘研究所周常勇研究员为共同通讯作者，团队多名成员共同合作完成，南京农业大学宋从凤教授、中国农科院植保所周雪平教授、北京农林科学院李少芳研究员、扬州大学左示敏教授也参与了研究工作，该研究得到了中国农科院南繁专项和海南崖州湾种子实验室等项目的支持。

 

　　论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14233

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