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    華中農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團隊通過基因編輯技術(shù)獲得對兩種真菌病害具有高抗性的作物

    放大字體  縮小字體 時間:2021-07-21 11:41 來源:華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 原文:
    核心提示:近日,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團隊通過基因編輯技術(shù)獲得了對兩種真菌病害具有高抗性的作物。
      近日,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團隊通過基因編輯技術(shù)獲得了對兩種真菌病害具有高抗性的作物。相關(guān)研究以“Editing homologous copies of an essential gene affords crop resistance against two cosmopolitan necrotrophic pathogens(一石二鳥:編輯一個植物基因,防控兩種真菌病害)”為題,在線發(fā)表在Plant Biotechnology Journal。
     
      在農(nóng)田環(huán)境中,作物往往同時應(yīng)對多種病原菌的侵染,創(chuàng)制能夠抵御多種病原物的品種將顯著提高作物的生產(chǎn)效益和生態(tài)效益。該研究利用CRISPR/Cas9技術(shù)對油菜中核盤菌效應(yīng)蛋白的靶標基因BnQCR8進行編輯,獲得了對菌核病和灰霉病抗性均顯著增強的油菜植株。核盤菌(Sclerotinia sclerotiorum)和灰葡萄孢(Botrytis cinerea)是典型的死體營養(yǎng)型病原真菌,可分別侵染700和3000多種植物,包括十字花科、茄科、菊科和豆科等科的重要經(jīng)濟作物,引起菌核病和灰霉病,造成巨大的經(jīng)濟損失。但生產(chǎn)上缺乏高抗菌核病和灰霉病的品種,也沒有同時抗兩種病害的品種可供利用。
     
      QCR8是呼吸鏈上細胞色素b-c1復(fù)合物的一個保守亞基,研究發(fā)現(xiàn)QCR8是核盤菌效應(yīng)蛋白SsSSVP1及其灰葡萄孢同源蛋白BcSSVP1在植物中的靶標蛋白。在油菜中存在8個同源拷貝的QCR8,利用CRISPR/Cas9技術(shù)將油菜中8個同源拷貝進行編輯,分別獲得不同基因型的BnQCR8突變體。核盤菌和灰葡萄孢在BnQCR8突變體(WCR1、WCR2、WCR3、WCR4和WCR5)上形成的病斑面積均顯著小于野生型Westar上的病斑面積。此外,被編輯的BnQCR8基因拷貝數(shù)越多,突變體的抗病能力越強,即突變體株系對核盤菌的抗性與突變體中BnQCR8基因被編輯的數(shù)量呈正相關(guān),表明編輯BnQCR8基因顯著提高了油菜對菌核?。▓D1 a,c)和灰霉?。▓D1 b,d)的抗性。編輯BnQCR8基因后,對油菜的角果、種子數(shù)量、單株產(chǎn)量、千粒重及種子含油量等沒有顯著性差異影響(圖c),表明編輯BnQCR8基因在抗病分子育種中具有重要的實踐應(yīng)用價值。
      圖 T2代BnQCR8突變體對菌核病和灰霉病的抗性(a和b)及成株期表型(c)
     
      該研究從病原菌致病基因為出發(fā)點,篩選作物中靶標基因,通過基因編輯培育抗病新品種,為提高植物廣譜抗病能力提供了新的研究思路。由于QCR8基因廣泛存在植物之中,編輯其它作物的該基因也極有可能獲得抗病材料,該研究為創(chuàng)制高抗菌核病和灰霉病的作物品種提供了重要的基因資源。
     
      華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點實驗室、湖北省作物病害監(jiān)測和安全控制重點實驗室、植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士研究生張學(xué)坤為論文第一作者,姜道宏教授為論文通訊作者。本研究得到了財政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的資助。
     
      論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13667
    日期:2021-07-21
     
     行業(yè): 轉(zhuǎn)基因食品 食品檢測
     標簽: 真菌 基因
     科普: 真菌 基因
     
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