6月15日，記者從華中農(nóng)業(yè)大學獲悉，該校農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國重點實驗室、湖北洪山實驗室李國田教授團隊牽頭完成了一項研究，通過基因編輯創(chuàng)制了增強作物廣譜抗病性且穩(wěn)產(chǎn)的新基因RBL1Δ12，實現(xiàn)對稻瘟病、白葉枯和稻曲病三病抗性“加持”。14日晚，相關研究成果在《自然》雜志發(fā)表。

水稻作為全球重要的糧食作物之一，生長過程中常受稻瘟病、稻曲病、白葉枯病等多種病害威脅。

其中，稻瘟病被稱為“水稻癌癥”，在世界各稻區(qū)廣泛分布，是一種毀滅性的真菌病害，全球每年因稻瘟病造成的產(chǎn)量損失達數(shù)千萬噸。

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培育種植廣譜抗病品種是實現(xiàn)稻瘟病綠色防控最經(jīng)濟有效的措施，對保障我國和全球糧食安全具有重要意義。

李國田介紹，在沒有病原菌侵染情況下，類病斑突變體材料可自發(fā)產(chǎn)生超敏反應壞死斑，具有廣譜抗病性，但產(chǎn)量較低，限制了類病斑突變體基因在作物抗病育種中的應用。

此前，李國田團隊聯(lián)合加州大學戴維斯分校等研究團隊，在全基因組測序的水稻突變體庫中，篩選到一個對稻瘟病菌和白葉枯菌都具有良好抗性的類病斑突變體株系RBL1，其突變基因RBL1編碼一個胞苷二磷酸-二酰甘油合成酶。

進一步分析顯示，RBL1突變體細胞膜PI(4,5)P2含量較野生型顯著減少。同時發(fā)現(xiàn)，水稻PI(4,5)P2在稻瘟病菌侵染時被招募到侵染菌絲周圍，并在稻瘟病菌效應蛋白分泌結(jié)構中富集，證明PI(4,5)P2在水稻-稻瘟病菌互作中發(fā)揮重要作用。

依此推測，抑制或破壞病原菌特異侵染結(jié)構的形成，可能是平衡產(chǎn)量和免疫的一種新策略。

李國田團隊通過對RBL1基因編碼區(qū)多位點進行編輯，創(chuàng)制了一個新基因RBL1Δ12。該基因在作物中高度保守，與傳統(tǒng)抗病基因相比，可打破物種界限、普適性更強，具有巨大抗病育種應用潛力。

研究發(fā)現(xiàn)，RBL1Δ12基因顯著增強了水稻對不同地區(qū)分離的10個稻瘟菌、5個白葉枯菌和2個稻曲菌生理小種的抗性。

大田試驗分析發(fā)現(xiàn)，RBL1Δ12株系穩(wěn)產(chǎn)且具有顯著抗稻瘟病能力，在稻瘟病害嚴重發(fā)生時能挽救約40%產(chǎn)量損失。

同時，研究團隊初步測試，該基因在小麥抗銹病和紋枯病上也有顯著效果，進一步證明其在作物抗病育種中的應用潛力。

這項研究成果對擴大抗病基因來源，推動作物抗病育種、植物病害綠色防控意義深遠。

據(jù)悉，李國田教授團隊博士研究生沙干、孫鵬為本論文共同第一作者，課題組多位學生參與了研究工作。

(華中農(nóng)業(yè)大學供圖)

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