近年來，玉米穗腐病已成為(wei) 威脅我國玉米生產(chan) 的主要病害之一，其病原真菌主要是鐮孢菌。已有研究表明，小麥、玉米中存在鐮孢菌的抗性基因。其中，玉米中的ZmFER1基因可能具有鐮孢菌病害抗性育種開發價(jia) 值。

　　近日，中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所玉米基因編輯育種研究團隊，通過基因編輯靶向編輯玉米內(nei) 源基因創製的突變體(ti) 在多種環境下對玉米擬輪枝鐮孢穗腐病具有明顯抗性，為(wei) 抗病育種提供了重要的種質材料與(yu) 育種技術。日前，相關(guan) 論文在線發表於(yu) 《植物生物技術》。

　　玉米穗腐病尚無有效防治方法

　　“玉米穗腐病主要造成玉米果穗和籽粒腐爛，玉米收獲後存儲(chu) 不當也會(hui) 引發籽粒腐爛。在我國，玉米穗腐病廣泛發生於(yu) 各個(ge) 玉米種植區，一般年份發病率為(wei) 5%—10%，重發年份可達30%—40%，局部地區甚至可達100%。”論文通訊作者、中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所研究員謝傳(chuan) 曉在接受科技日報記者采訪時表示。

　　目前，國內(nei) 外已報道70餘(yu) 種病原菌可引起玉米穗腐病，這些病原菌可單獨或複合侵染，其中，擬輪枝鐮孢菌和禾穀鐮孢菌是在全球範圍內(nei) 危害最大的兩(liang) 個(ge) 優(you) 勢病原菌，也是我國玉米穗腐病的優(you) 勢病原菌。近年來，玉米穗腐病在我國的發生頻率和危害程度逐年增加，玉米一旦染病，發病率可高達50%。

　　“目前在生產(chan) 中還沒有防治玉米穗腐病的有效方法，主要采用合理的栽培措施、適期播種、防治病蟲鳥害、種子包衣劑等方式降低玉米穗腐病的危害。然而，選育和推廣抗病品種是解決(jue) 玉米穗腐病危害最經濟有效的方法。”謝傳(chuan) 曉說。

　　傳(chuan) 統抗玉米穗腐病育種技術主要包括抗性種質資源篩選、抗性遺傳(chuan) 規律解析、抗性位點（基因）回交轉育或聚合等。國內(nei) 外大量種質資源篩選鑒定表明高抗玉米穗腐病的資源相對匱乏，絕大部分種質特別是玉米骨幹自交係高感玉米穗腐病。

　　“受環境、病原菌、抗性鑒定方法等因素影響，較難找到一致的高抗、多抗的抗性基因。因此，目前國內(nei) 外育成的高抗品種較少。”謝傳(chuan) 曉說。

　　改良後玉米抗性得到提高

　　“該研究采用CRISPR/Cas9基因編輯技術，創製了係列目標基因突變體(ti) ，其中獲得了3個(ge) ZmFER1基因隱性純合突變體(ti) ，包括已刪除CRISPR/Cas基因編輯元件的E1（1bp插入）、E2（1bp插入）和E3（5bp缺失）。科研人員分別在2020年北京、2021年海南、2021年北京，采用突變體(ti) 與(yu) 野生型種子1∶1混合盲樣人工接種擬輪枝鐮孢菌，開展單株基因型鑒定與(yu) 表型鑒定，進行了抗性分析。”論文第一作者、中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所副研究員劉昌林告訴記者。

　　結果表明，與(yu) 野生型相比，突變體(ti) 均一致表現為(wei) 中等抗性水平。對發病籽粒進行驗證鑒定發現，與(yu) 未發病籽粒相比，感病野生型發病籽粒的伏馬毒素高達數千倍，符合擬輪枝鐮孢菌致病特征，且病原鑒定表明，病害表型來源於(yu) 接種的擬輪枝鐮孢菌。調查沒有發現突變對其他農(nong) 藝性狀有顯著的負麵影響。

　　“本方法同傳(chuan) 統育種方法相比，可以快速改良玉米骨幹種質資源的抗性，降低玉米穗腐病的危害，靶標比較清楚，能顯著縮短改良所需的時間。與(yu) 傳(chuan) 統回交轉育相比，利用基因編輯技術改良受體(ti) 玉米種質的抗病性還可以克服連鎖累贅的問題。”劉昌林指出。（馬愛平）