近日，Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院陳功友課題組題為“Increasing resistance to bacterial leaf streak in rice by editing the promoter of susceptibility gene OsSULRT3;6”的研究簡報。該研究利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)，對水稻細(xì)菌性條斑?。ê喎Q條斑病）感病基因OsSULRT3;6的啟動子區(qū)進行編輯，有效提高了水稻對條斑病的抗性。

 

　　由稻黃單胞菌稻生致病變種（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，Xoc）引起的水稻條斑病是水稻生產(chǎn)中嚴(yán)重的細(xì)菌性病害，危害性僅次于稻瘟病、白葉枯病和紋枯病后。水稻條斑病發(fā)病范圍廣，在我國水稻產(chǎn)區(qū)呈區(qū)域性和間歇性成災(zāi)，特別是在南方稻區(qū)發(fā)病嚴(yán)重。Xoc主要通過葉的氣孔和傷口侵染水稻，定殖于薄壁細(xì)胞間危害，受平行葉脈的限制，表現(xiàn)為條形水漬狀壞死病斑，潮濕時病斑上產(chǎn)生串珠狀黃色菌膿。

 

　　培育抗病水稻品種是防控病害最經(jīng)濟最綠色最有效的方法，但相較于由稻黃單胞菌稻致病變種（X. oryzae pv. oryzae，Xoo）引起的水稻白葉枯病，針對水稻條斑病的抗病基因鮮有報道。水稻條斑病菌由III型分泌系統(tǒng)分泌的轉(zhuǎn)錄激活類效應(yīng)子（transcriptional activator-like effectors, TALEs）是主要致病因子，TALE蛋白通過其中間重復(fù)區(qū)可變氨基酸（RVD）識別并結(jié)合寄主感病基因啟動子區(qū)的效應(yīng)子結(jié)合原件（effector-binding elements，EBEs），激活感病基因的轉(zhuǎn)錄表達，使寄主感病。鑒定TALE蛋白在寄主中的靶標(biāo)基因，利用基因編輯技術(shù)修飾感病基因EBE，是提高寄主抗病性的有效手段。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)，中國Xoc菌株RS105中存在的Tal5d，其10位的RVD不同于菲律賓來源的BLS256菌株的Tal2g，也能結(jié)合水稻中編碼硫酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白的OsSULRT3;6基因啟動子，并且兩種類型的TALE蛋白在Xoc菌株中廣泛存在。利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對OsSULRT3;6的EBE進行修飾，獲得了5種修飾類型的水稻純合株系。水稻上致病性測定結(jié)果顯示，EBE序列無論是單個堿基的插入或缺失還是多個堿基的缺失，水稻均顯著提高了對條斑病的抗性，并且感病基因OsSULRT3;6沒有受到病原菌誘導(dǎo)表達（圖1）。這是所在團隊通過基因編輯水稻白葉枯病感病基因培育廣譜抗病新種質(zhì)之后，再次通過基因編輯修飾水稻條斑病感病基因EBE而培育廣譜抗條斑病水稻新種質(zhì)的研究報道。

　　圖1. 基因編輯水稻條斑病感病基因啟動子，增強水稻條斑病的抗性

 

　　上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院博士研究生徐夏萌、博士后徐正銀為本文共同第一作者，陳功友教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金（31830072）、國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0100601）和國家轉(zhuǎn)基因重大專項（2016ZX08001-002）的資助。圖1. 基因編輯水稻條斑病感病基因啟動子，增強水稻條斑病的抗性

 

　　全文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.13602