微头条丨我科研团队创制新型基因 攻克“水稻癌症”

科技日报记者 吴纯新 通讯员 蒋朝常

(资料图)

6月15日，记者从华中农业大学获悉，该校农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室李国田教授团队牵头完成了一项研究，通过基因编辑创制了增强作物广谱抗病性且稳产的新基因RBL1Δ12，实现对稻瘟病、白叶枯和稻曲病三病抗性“加持”。14日晚，相关研究成果在《自然》杂志发表。

水稻作为全球重要的粮食作物之一，生长过程中常受稻瘟病、稻曲病、白叶枯病等多种病害威胁。

其中，稻瘟病被称为“水稻癌症”，在世界各稻区广泛分布，是一种毁灭性的真菌病害，全球每年因稻瘟病造成的产量损失达数千万吨。

培育种植广谱抗病品种是实现稻瘟病绿色防控最经济有效的措施，对保障我国和全球粮食安全具有重要意义。

李国田介绍，在没有病原菌侵染情况下，类病斑突变体材料可自发产生超敏反应坏死斑，具有广谱抗病性，但产量较低，限制了类病斑突变体基因在作物抗病育种中的应用。

此前，李国田团队联合加州大学戴维斯分校等研究团队，在全基因组测序的水稻突变体库中，筛选到一个对稻瘟病菌和白叶枯菌都具有良好抗性的类病斑突变体株系RBL1，其突变基因RBL1编码一个胞苷二磷酸-二酰甘油合成酶。

进一步分析显示，RBL1突变体细胞膜PI(4,5)P2含量较野生型显著减少。同时发现，水稻PI(4,5)P2在稻瘟病菌侵染时被招募到侵染菌丝周围，并在稻瘟病菌效应蛋白分泌结构中富集，证明PI(4,5)P2在水稻-稻瘟病菌互作中发挥重要作用。

依此推测，抑制或破坏病原菌特异侵染结构的形成，可能是平衡产量和免疫的一种新策略。

李国田团队通过对RBL1基因编码区多位点进行编辑，创制了一个新基因RBL1Δ12。该基因在作物中高度保守，与传统抗病基因相比，可打破物种界限、普适性更强，具有巨大抗病育种应用潜力。

研究发现，RBL1Δ12基因显著增强了水稻对不同地区分离的10个稻瘟菌、5个白叶枯菌和2个稻曲菌生理小种的抗性。

大田试验分析发现，RBL1Δ12株系稳产且具有显著抗稻瘟病能力，在稻瘟病害严重发生时能挽救约40%产量损失。

同时，研究团队初步测试，该基因在小麦抗锈病和纹枯病上也有显著效果，进一步证明其在作物抗病育种中的应用潜力。

这项研究成果对扩大抗病基因来源，推动作物抗病育种、植物病害绿色防控意义深远。

据悉，李国田教授团队博士研究生沙干、孙鹏为本论文共同第一作者，课题组多位学生参与了研究工作。

（华中农业大学供图）

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