既抗病又高產 我國小麥基因組編輯抗病育種獲突破
光明日報北京2月10日電(記者齊芳)抗病的品種往往難高產(chan) ,高產(chan) 的品種抗病性差——這個(ge) 大自然的法則給人類育種帶來極大困擾。我國科學家持續開展科研攻關(guan) ,闡明小麥新型mlo突變體(ti) 既抗白粉病又高產(chan) 的分子機製,並通過多重基因組編輯,使主栽小麥品種快速獲得廣譜抗白粉病的優(you) 異性狀。
這項成果由中國科學院高彩霞團隊、邱金龍團隊和肖軍(jun) 團隊合作完成,相關(guan) 論文在10日出版的國際學術期刊《自然》上發表。中國工程院院士康振生評價(jia) ,“利用感病基因進行植物抗病育種研究的重要理論和技術突破”。
中國科學院遺傳(chuan) 發育研究所研究員高彩霞介紹,病原菌的成功侵染需要利用植物感病基因,感病基因的突變通常能夠賦予植物廣譜持久的抗病性。然而,感病基因具有重要的生理功能,其突變給植物生長發育帶來多種負麵效應。“如何實現‘魚與(yu) 熊掌兼得’,是利用感病基因進行植物抗病育種的關(guan) 鍵。”高彩霞說。
小麥白粉病是由真菌引起的一種世界範圍內(nei) 危害小麥生產(chan) 的重要病害,重病田減產(chan) 可達40%以上。早在2014年,中科院研究團隊就利用基因組編輯技術定向突變小麥的感病基因MLO,獲得對白粉病具有廣譜持久抗性的材料。中國科學院微生物研究所研究員邱金龍說:“但該小麥mlo突變體(ti) 表現出白粉病抗性的同時,也出現了早衰、植株變矮、產(chan) 量下降等負麵表型。”
經過8年探索,科研人員終於(yu) 在大量基因組編輯小麥突變體(ti) 中篩選獲得了一個(ge) 新型mlo突變體(ti) Tamlo-R32——它既表現出對白粉菌完全的抗性,同時小麥的生長發育和產(chan) 量正常。
這項研究成果已應用於(yu) 育種實踐。一方麵,研究人員利用傳(chuan) 統育種方法將具有這一突變的小麥與(yu) 我國小麥主栽品種進行雜交,並通過幾代回交將抗病優(you) 良性狀引入主栽品種中。另一方麵,研究人員利用CRISPR多重基因組編輯技術,在小麥主栽品種中創製相應的基因突變,僅(jin) 2-3個(ge) 月就成功在多個(ge) 小麥主栽品種中獲得了具有廣譜白粉病抗性、生長和產(chan) 量均不受影響的小麥種質。
植物抗病領域國際知名專(zhuan) 家周儉(jian) 民研究員認為(wei) ,這項研究是小麥抗白粉病育種的重要進展,充分展現出基因組編輯在現代農(nong) 業(ye) 生產(chan) 中巨大的應用前景,同時也為(wei) 培育抗病高產(chan) 作物品種提供了新的思路和技術路線。
《光明日報》( 2022年02月11日 04版)
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