近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病原生物功能基因组研究创新团队在Journal of Integrative Plant Biology上发表了题为“Development of elite rice with broad-spectrum resistance through pyramiding of key resistance gene and simultaneously editing multiple susceptibility genes”的研究论文。该研究利用基因编辑技术在育种中间材料07GY31-Piz-t中组合敲除水稻感病基因实现了对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗病性的改良。
稻瘟病和白叶枯病严重威胁水稻的产量和品质，培育广谱抗性水稻品种是育种家的重要目标之一。引入抗病（R）基因仅能识别包含有相应无毒基因的稻瘟菌小种，而敲除感病（S）因子可以显著提高抗性，但抗性水平远低于R基因介导的抗性。兼顾R基因的质量抗性和S因子的数量抗性对培育广谱抗病（BSR）新材料具有重要意义。
前期研究中，宁约瑟团队发现在日本晴背景下同时敲除三个S因子Pi21、Bsrd1和Xa5创制的pbxcas9/NPB三敲突变体材料显著提高了对稻瘟病和白叶枯病的抗病性。然而pbxcas9/NPB对R基因Piz-t不亲和稻瘟菌小种的抗病性较弱。07GY31-Piz-t是前期通过分子设计育种创制的育种中间材料，在07GY31-Piz-t材料中组合敲除S因子Pi21，Bsrd1和Xa5创制了pbxcas9/07GY31-Piz-t材料。发现pbxcas9/07GY31-Piz-t株系显著增强了对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗性，且不影响其它农艺性状。该研究通过分子设计育种和基因编辑的有效结合，在植物中创制BSR材料。不仅为水稻抗病育种提供了新材料，也为其他作物抗病性的提高提供了新思路。
中国农业科学院植物保护研究所博士后陶辉为该论文的第一作者，宁约瑟研究员为论文通讯作者。江苏里下河地区农业科学研究所李爱宏研究员、肖宁研究员，湖南农业大学王丹副教授等也参与了研究工作。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农科院农业科技创新工程等项目的资助。
pbxcas9/07GY31-Piz-t材料对稻瘟病和白叶枯病具有广谱抗病性
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jipb.13901
