據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院最新消息，該院作物科學(xué)研究所水稻抗病基因挖掘與利用創(chuàng)新組，利用基因編輯技術(shù)啟動(dòng)抗性蛋白，成功將感病品種水稻轉(zhuǎn)變成廣譜高抗白葉枯病的水稻品種，創(chuàng)制了廣譜高抗白葉枯病水稻培育的新途徑，為有效利用重要的基因核心元件提供了模型。相關(guān)研究成果發(fā)表于《分子植物(Molecular Plant)》。

 

　　創(chuàng)新組負(fù)責(zé)人、中國農(nóng)科院作科所研究員趙開軍介紹，水稻白葉枯病是世界范圍內(nèi)的毀滅性細(xì)菌病害。水稻抗白葉枯病基因 Xa23 是我國科學(xué)家從國內(nèi)野生稻資源中發(fā)掘的，是育種家公認(rèn)的目前最好用的廣譜抗白葉枯病基因，攜帶 Xa23 基因的水稻表現(xiàn)出非常廣譜的白葉枯病抗性。但是， Xa23 平時(shí)不表達(dá)（否則植株會(huì)死掉），只是在面臨病原菌侵染時(shí)立刻啟動(dòng)表達(dá)，編碼出強(qiáng)悍的抗病蛋白XA23，該小蛋白直接快速殺死被感染的水稻細(xì)胞，斷絕病原菌的營養(yǎng)供給，從而“餓死”病原菌，保護(hù)了其他未被侵染的水稻細(xì)胞，最終實(shí)現(xiàn)高度抗病。盡管 Xa23 基因源自野生稻，但其開放讀碼框在栽培稻品種中廣泛存在，只是其啟動(dòng)子區(qū)缺少能監(jiān)測病原菌的元件，因此在面臨白葉枯病菌侵染時(shí)， Xa23 不能啟動(dòng)表達(dá)，所以表現(xiàn)出感病。

 

　　該項(xiàng)研究利用CRISPR/Cas9介導(dǎo)的同源重組技術(shù)，把監(jiān)測病原菌的啟動(dòng)子元件定點(diǎn)插入到原本感白葉枯病的水稻品種的基因組中，創(chuàng)制出了對供試的20個(gè)白葉枯病菌小種全部高抗的基因編輯株系，證明了可以在一年內(nèi)（兩個(gè)世代）將一個(gè)“感病品種”轉(zhuǎn)變成廣譜高抗白葉枯病的水稻品種，而且原品種的株高、旗葉長寬、穗數(shù)、穗長、結(jié)實(shí)率、千粒重、單株產(chǎn)量等性狀不受影響。這是對水稻白葉枯病抗性優(yōu)異基因 Xa23 和新興的基因組編輯技術(shù)在水稻改良中應(yīng)用的重大擴(kuò)展，為有效利用重要的基因核心元件提供了模型。