中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所創(chuàng)制高抗玉米粗縮病育種技術(shù)

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物分子育種技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊利用CRISPR/Cas基因編輯技術(shù)進(jìn)行了廣泛篩選，發(fā)現(xiàn)編輯基因ZmGDIα 1號外顯子獲得的兩個純合突變高抗玉米粗縮病，且不影響生長發(fā)育與農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，具有重要的育種應(yīng)用價值。2月18日，創(chuàng)制高抗玉米粗縮病種質(zhì)的技術(shù)在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上在線發(fā)表。

 

　　據(jù)謝傳曉介紹，玉米粗縮病是一種在世界范圍內(nèi)威脅玉米生產(chǎn)的主要病害之一。玉米粗縮病使玉米植株呈現(xiàn)系統(tǒng)侵染特性，表現(xiàn)為生長發(fā)育受阻，節(jié)間縮短，植株矮小，雌雄花序發(fā)育異常，且一旦發(fā)病，沒有化學(xué)防治手段，導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)或絕產(chǎn)。培育和種植抗病品種是目前應(yīng)對生產(chǎn)上挑戰(zhàn)的主要手段?？乖瓷倥c抗性水平低一直以來是我國玉米粗縮病抗病育種與生產(chǎn)上的主要限制因素。2020年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)徐明良教授團(tuán)隊圖位克隆了主效抗病位點qMrdd8，鑒定到基因ZmGDIα為隱性抗病基因。該研究為通過基因編輯手段創(chuàng)制抗性突變奠定了重要理論基礎(chǔ)。

 

　　研究人員采用成熟高效的基因編輯技術(shù)體系，獲得了編輯事件E1（1bp插入）和E2（32 bp缺失）兩個純合突變體。通過人工接種水稻黑條矮縮病毒，發(fā)現(xiàn)突變材料E1和E2的抗病性顯著高于對照的野生型材料WT。與前期研究結(jié)果相比，E1和E2等位基因的抗性遠(yuǎn)高于在不同遺傳背景下自然等位基因ZmGDIα-hel的抗性。同時，在未接種條件下，WT、E1和E2植株在生長或發(fā)育方面沒有可見的表型差異?；趒Mrdd8，利用基因編輯技術(shù)創(chuàng)制玉米粗縮病抗性種質(zhì)克服了自然等位基因ZmGDIα-hel抗性水平與回交轉(zhuǎn)育效率的局限性。鑒于該基因在水稻、小麥、高梁與大麥等禾本科作物中的保守機制，也為這些作物的抗病育種策略提供了重要借鑒。

 

　　作科所劉昌林副研究員和碩士生孔銘為該文第一作者，謝傳曉研究員為論文通訊作者。該研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程與“玉米藏糧于技”等項目的資助。

 

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13793