来源： 光明网 2025-12-25 17:06:04
种子被誉为农业的“芯片”。针对我国粮食安全、生态安全及农业可持续发展等重大战略需求，中国科学院联合院内外30家优势单位协同攻关，聚焦水稻、小麦等主要农作物和鱼等动物，于2019年11月启动种子专项。近日，种子专项系列科研成果发布。6年来，专项团队通过创建精准设计育种新范式，致力打造粮食安全的“中国芯”，在种业振兴方面已实现全链条突破。
面对“抗病不高产”的育种魔咒，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞团队自主研发了多重基因组编辑技术，创制出既抗白粉病又高产的小麦新种质。以下为高彩霞分享实录：
白粉病是小麦的三大病害之一，在我国常年大面积发生，但生产上缺乏广谱持久的抗病材料。
MLO基因是保守的白粉病感病基因，我们推测，同时定向突变该基因的三个同源组六个拷贝，有望创制广谱持久的抗病新种质。但由于小麦是多倍体植物，基因拷贝数多，遗传改造难度大，对其基因组进行精准改造是一项重大技术难题。
针对这一难题，我们前期在国际上建立了首个小麦基因组编辑技术体系，突破了小麦基因组精准编辑的技术瓶颈，成功突变了小麦MLO基因的所有拷贝，获得了广谱持久抗白粉病的材料。
然而，由于感病基因MLO具有多效性，小麦MLO突变体虽抗病但存在减产问题，如何实现抗病与高产的协同改良成为新的重大技术难题。
通过研究我们发现，MLO位点大片段删除可以激活产量相关基因的表达，从而弥补MLO突变带来的产量缺陷。这一发现首次为小麦抗白粉病与高产的协同改良提供了新的理论基础和技术路径。
在此基础上，我们建立了无外源DNA的多重基因组编辑技术。通过设计精准的DNA大片段删除，仅需2到3个月即可获得既抗病又高产的小麦新种质。该成果同样产生了重要国际影响，被认为是抗病育种领域理论与应用的重大突破，改变了小麦抗病育种的传统模式，为经济环保的病害防治提供了全新选择。
由于白粉病研究的广泛性，该技术对其他作物育种也具有启发意义。目前，我们已通过基因组编辑将抗病高产性状导入13个我国主栽小麦品种，并获得了我国首个口粮作物基因编辑生物安全证书。同时，我们完成了在重要国家的一系列从编辑工具到种质的知识产权全链条布局，并与国内外多个知名种业企业合作，共同推进新种质的生产应用。
（光明网记者宋雅娟、肖春芳）
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