我國小麥基因組編輯抗病育種獲突破

抗病的品種往往難高產(chǎn)，高產(chǎn)的品種抗病性差--這個(gè)大自然的法則給人類育種帶來極大困擾。我國科學(xué)家持續(xù)開展科研攻關(guān)，闡明小麥新型mlo突變體既抗白粉病又高產(chǎn)的分子機(jī)制，并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(yōu)異性狀。這項(xiàng)成果由中國科學(xué)院高彩霞團(tuán)隊(duì)、邱金龍團(tuán)隊(duì)和肖軍團(tuán)隊(duì)合作完成，相關(guān)論文在近期出版的國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。中國工程院院士康振生評(píng)價(jià)，“利用感病基因進(jìn)行植物抗病育種研究的重要理論和技術(shù)突破”。中國科學(xué)院遺傳發(fā)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(fā)育帶來多種負(fù)面效應(yīng)。“如何實(shí)現(xiàn)‘魚與熊掌兼得’，是利用感病基因進(jìn)行植物抗病育種的關(guān)鍵。”高彩霞說。小麥白粉病是由真菌引起的一種世界范圍內(nèi)危害小麥生產(chǎn)的重要病害，重病田減產(chǎn)可達(dá)40%以上。早在2014年，中科院研究團(tuán)隊(duì)就利用基因組編輯技術(shù)定向突變小麥的感病基因mlo，獲得對(duì)白粉病具有廣譜持久抗性的材料。中國科學(xué)院微生物研究所研究員邱金龍說:“但該小麥mlo突變體表現(xiàn)出白粉病抗性的同時(shí)，也出現(xiàn)了早衰、植株變矮、產(chǎn)量下降等負(fù)面表型?！苯?jīng)過8年探索，科研人員終于在大量基因組編輯小麥突變體中篩選獲得了一個(gè)新型mlo突變體Tamlo-R32--它既表現(xiàn)出對(duì)白粉菌完全的抗性，同時(shí)小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量正常。這項(xiàng)研究成果已應(yīng)用于育種實(shí)踐。一方面，研究人員利用傳統(tǒng)育種方法將具有這一突變的小麥與我國小麥主栽品種進(jìn)行雜交，并通過幾代回交將抗病優(yōu)良性狀引入主栽品種中。另一方面，研究人員利用CRISPR多重基因組編輯技術(shù)，在小麥主栽品種中創(chuàng)制相應(yīng)的基因突變，僅2～3個(gè)月就成功在多個(gè)小麥主栽品種中獲得了具有廣譜白粉病抗性、生長和產(chǎn)量均不受影響的小麥種質(zhì)。植物抗病領(lǐng)域國際知名專家周儉民研究員認(rèn)為，這項(xiàng)研究是小麥抗白粉病育種的重要進(jìn)展，充分展現(xiàn)出基因組編輯在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中巨大的應(yīng)用前景，同時(shí)也為培育抗病高產(chǎn)作物品種提供了新的思路和技術(shù)路線。