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Plant Biotechnology Journal—陳功友團(tuán)隊(duì)利用基因編輯技術(shù)成功提高了水稻細(xì)菌性條斑病的抗性

放大字體  縮小字體 時(shí)間:2021-05-08 09:48 來(lái)源:上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院 原文:
核心提示: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(jiǎn)報(bào)。該研究利用CRISPR/Cas9系統(tǒng),對(duì)水稻細(xì)菌性條斑病(簡(jiǎn)稱條斑?。└胁』騉sSULRT3;6的啟動(dòng)子區(qū)進(jìn)行編輯,有效提高了水稻對(duì)條斑病的抗性。
  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(jiǎn)報(bào)。該研究利用CRISPR/Cas9系統(tǒng),對(duì)水稻細(xì)菌性條斑?。ê?jiǎn)稱條斑?。└胁?a href='http://m.unionsn.com/tag_847.html' class='zdbq' title='基因相關(guān)食品資訊' target='_blank'>基因OsSULRT3;6的啟動(dòng)子區(qū)進(jìn)行編輯,有效提高了水稻對(duì)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(guó)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(guò)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(shí)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(jì)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(duì)水稻條斑病的抗病基因鮮有報(bào)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(guò)其中間重復(fù)區(qū)可變氨基酸(RVD)識(shí)別并結(jié)合寄主感病基因啟動(dòng)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(dá),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(guó)Xoc菌株RS105中存在的Tal5d,其10位的RVD不同于菲律賓來(lái)源的BLS256菌株的Tal2g,也能結(jié)合水稻中編碼硫酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的OsSULRT3;6基因啟動(dòng)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(duì)OsSULRT3;6的EBE進(jìn)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(cè)定結(jié)果顯示,EBE序列無(wú)論是單個(gè)堿基的插入或缺失還是多個(gè)堿基的缺失,水稻均顯著提高了對(duì)條斑病的抗性,并且感病基因OsSULRT3;6沒(méi)有受到病原菌誘導(dǎo)表達(dá)(圖1)。這是所在團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(guò)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(bào)道。
  圖1. 基因編輯水稻條斑病感病基因啟動(dòng)子,增強(qiáng)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(guó)家自然科學(xué)基金(31830072)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0100601)和國(guó)家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)(2016ZX08001-002)的資助。圖1. 基因編輯水稻條斑病感病基因啟動(dòng)子,增強(qiáng)水稻條斑病的抗性
 
  全文鏈接:https://doi.org/10.1111/pbi.13602
日期:2021-05-08
 
 
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