农民日报2022-03-01 10:45:40
小麦白粉病是一种世界范围内危害小麦生产的重要病害，重病田减产可达40％以上。近日，中国科学院高彩霞团队、邱金龙团队和肖军团队合作在《自然》杂志发表研究论文，阐明了小麦白粉病感病基因MLO的一个新型突变体Tam?lo-R32既抗白粉病又高产的分子机制；通过多重基因组编辑实现对小麦感病基因MLO相关遗传等位的精准操控，可使主栽小麦品种快速获得广谱抗白粉病的优异性状。本次研究成果，是利用感病基因进行植物抗病育种研究的重要理论和技术突破，为作物抗病育种研究提供了新的视角，也为培育抗病高产作物品种提供了新的思路和技术路线。
病原菌的成功侵染需要利用植物感病基因，感病基因的突变通常能够赋予植物广谱持久的抗病性。然而，感病基因具有重要的生理功能，其突变大多给植物生长发育带来多种负面效应，极大地限制了感病基因在植物抗病育种中的应用。早在2014年，中科院遗传发育所高彩霞团队和微生物所邱金龙团队就合作利用基因组编辑技术定向突变小麦的感病基因MLO，获得了对白粉病具有广谱持久抗性的材料。然而，研究人员也发现小麦突变体表现出白粉病抗性的同时，也出现了早衰、植株变矮、产量下降等现象，可能限制其在生产上的广泛应用。
此后，研究团队在大量的基因组编辑小麦突变体中筛选，获得了一个新型突变体Tamlo-R32，表现出对白粉菌完全的抗性，同时小麦植株的生长发育和产量正常。经过七年的通力合作，研究人员最终解析了小麦新型突变体Tam?lo-R32发挥作用的分子机制，进而克服了感病基因MLO突变引起的负面影响，最终实现了抗病和产量的双赢。
为将研究成果应用于抗病育种，研究人员一方面利用传统育种方法将Tamlo-R32突变体的抗病优良性状引入我国小麦主栽品种中。更为重要的是，利用CRISPR多重基因组编辑技术，可以直接在小麦主栽品种中创制相应的基因突变，仅2至3个月就成功在多个小麦主栽品种中获得了具有广谱白粉病抗性，且生长和产量均不受影响的小麦种质，极大缩短了育种进程。
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