中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟团队通过在携带抗病基因材料中编辑感病因子创制广谱抗病新材料

B站影视 港台电影 2025-03-29 22:38 1

摘要:稻瘟病和白叶枯病是水稻最严重的真菌和细菌病害之一,严重威胁水稻的产量和品质。培育对稻瘟病和白叶枯病具有广谱抗性的水稻品种是育种家的重要目标之一。育种家通常在育种过程中引入抗病 (R) 基因来提高水稻抗病性。然而,R基因仅能识别包含有相应无毒基因的稻瘟菌小种,很

稻瘟病和白叶枯病是水稻最严重的真菌和细菌病害之一,严重威胁水稻的产量和品质。培育对稻瘟病和白叶枯病具有广谱抗性的水稻品种是育种家的重要目标之一。育种家通常在育种过程中引入抗病 (R) 基因来提高水稻抗病性。然而,R基因仅能识别包含有相应无毒基因的稻瘟菌小种,很大程度上限制了包含单个R基因品种的大面积推广。敲除感病 (S) 因子可以显著提高抗性,但抗性水平远低于R基因介导的抗性。兼顾R基因的质量抗性和S因子的数量抗性对培育持久广谱抗病 (BSR) 新材料具有重要意义。

JIPB近日在线发表了中国农业科学院植物保护研究所宁约瑟团队题为“Development of elite rice with broad-spectrum resistance through pyramiding of key resistance gene and simultaneously editing multiple susceptibility genes”的研究论文(https://doi.o‍rg/‍10.1111/jipb.1390 1 )。该研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术在育种中间材料07GY31-Piz-t中组合敲除水稻三个S因子Pi21Bsrd1Xa5,显著提高水稻对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗病性。

图1. pbxcas9/07GY31-Piz-t材料对稻瘟病和白叶枯病具有广谱抗病性前期研究中,宁约瑟团队发现在日本晴背景下敲除三个S因子Pi21Bsrd1Xa5创制的pbxcas9/NPB三敲突变体材料显著提高了对稻瘟病和白叶枯病的抗病性,然而突变体对R基因Piz-t不亲和稻瘟菌小种的抗病性显著弱于Piz-t株系,而Piz-t株系对亲和稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性显著低于pbxcas9/NPB三敲突变体。为了兼顾二者的抗病性,本研究在Piz-t株系下组合敲除S因子Pi21Bsrd1Xa5创制了pbxcas9/Piz-t材料。发现pbxcas9/Piz-t株系具有R基因Piz-t的小种特异性抗性,同时增强了对R基因Piz-t亲和稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性,说明R基因Piz-tS因子Pi21Bsrd1Xa5可以有效实现抗性互补。07GY31-Piz-t是前期通过分子设计育种创制的育种中间材料,为了进一步提高07GY31-Piz-t的广谱抗病性,本研究在07GY31-Piz-t材料中组合敲除S因子Pi21Bsrd1Xa5创制了pbxcas9/07GY31-Piz-t材料。发现pbxcas9/07GY31-Piz-t株系显著增强了对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗性,且不影响其它农艺性状,将其命名为07GY31-BSR

综上所述,分子设计育种和基因编辑的有效结合,可以在植物中快速有效地创制BSR材料。该研究不仅为水稻抗病育种提供了新材料,也为提高作物抗病性提供了新思路。中国农业科学院植物保护研究所博士后陶辉为该论文的第一作者,宁约瑟研究员为论文通讯作者。江苏里下河地区农业科学研究所李爱宏研究员、肖宁研究员等参与了研究工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。

文章引用:

Tao, H., Xiao, N., Wang, R., He, F., Cai, Y., Jiang, S., Wang, M., Wang, D., Chen, H., You, X., et al. (2025). Development of elite rice with broad-spectrum resistance through pyramiding of key resistance gene and simultaneously editing multiple susceptibility genes. J. Integr. Plant Biol. https://doi.o‍rg/‍10.1111/jipb.13901

植物科学最前沿,专注于植物科学前沿进展、资讯、招聘信息的发布及方法软件共享等zwkxqy

来源:老何说科学

相关推荐