研究人員編輯感病因子創制廣譜抗病新材料

　　中國農業科學院植物保護研究所研究員寧約瑟團隊通過CRISPR/Cas9基因編輯技術在育種中間材料07GY31-Piz-t中組合敲除水稻3個S因子Pi21、Bsrd1和Xa5，顯著提高了水稻對稻瘟病和白葉枯病的廣譜抗病性。相關論文近日在線發表于《植物學報》（JIPB）。

　　稻瘟病和白葉枯病是水稻最嚴重的真菌和細菌病害之一，嚴重威脅水稻產量和品質。培育對稻瘟病和白葉枯病具有廣譜抗性的水稻品種是育種家的重要目標之一。育種家通常在育種過程中引入抗病（R）基因來提高水稻抗病性。然而，R基因僅能識別包含有相應無毒基因的稻瘟菌小種，很大程度上限制了包含單個R基因品種的大面積推廣。敲除感病（S）因子可以顯著提高抗性，但抗性水平遠低于R基因介導的抗性。兼顧R基因的質量抗性和S因子的數量抗性對培育持久廣譜抗病（BSR）新材料具有重要意義。

　　在前期研究中，寧約瑟團隊發現，在日本晴背景下敲除3個S因子Pi21、Bsrd1和Xa5創制的pbxcas9/NPB三敲突變體材料顯著提高了對稻瘟病和白葉枯病的抗病性。然而，突變體對R基因Piz-t不親和稻瘟菌小種的抗病性顯著弱于Piz-t株系，而Piz-t株系對親和稻瘟菌和白葉枯菌的抗病性顯著低于pbxcas9/NPB三敲突變體。為了兼顧二者的抗病性，研究人員這次在Piz-t株系下組合敲除S因子Pi21、Bsrd1和Xa5創制了pbxcas9/Piz-t材料。研究發現，pbxcas9/Piz-t株系具有R基因Piz-t的小種特異性抗性，同時增強了對R基因Piz-t親和稻瘟菌和白葉枯菌的抗病性，說明R基因Piz-t和S因子Pi21、Bsrd1和Xa5可以有效實現抗性互補。

　　07GY31-Piz-t是前期通過分子設計育種創制的育種中間材料，為進一步提高07GY31-Piz-t的廣譜抗病性，研究人員這次在07GY31-Piz-t材料中組合敲除S因子Pi21、Bsrd1和Xa5創制了pbxcas9/07GY31-Piz-t材料。結果發現，pbxcas9/07GY31-Piz-t株系顯著增強了對稻瘟病和白葉枯病的廣譜抗性，且不影響其他農藝性狀，將其命名為07GY31-BSR。

　　綜上所述，分子設計育種和基因編輯的有效結合，可以在植物中快速有效地創制BSR材料。該研究不僅為水稻抗病育種提供了新材料，也為提高作物抗病性提供了新思路。