近日，中国农科院植保所作物病原生物功能基因组研究创新团队与浙江大学、广西大学合作在植物学著名期刊《植物生物技术》（Plant Biotechnology Journal）在线发表了题为《Knockout of the virus replication-related genes UbEF1B and CCR4/NOT3 by CRISPR/Cas9 confers high-efficiency and broad-spectrum resistance to geminiviruses in  Nicotiana benthamiana 》的研究论文。该研究通过CRISPR/Cas9技术以两种策略实现对双生病毒的抗性：（1）通过直接靶向双生病毒基因组中的重复序列元素(iterons)达到抵御单一双生病毒目的；（2）敲除烟草中与双生病毒复制相关的易感基因UbEF1B和CCR4/NOT3，实现对多种双生病毒的广谱抗性。

双生病毒是一种具有双联体颗粒形态的单链环状DNA病毒，是种类最多的植物病毒。目前双生病毒已导致全球各地作物病害的大面积发生，作物感染病毒后不仅导致减产，同时会严重影响品质。基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术可以实现对目的基因的敲除，因此该研究通过CRISPR/Cas9技术利用两种策略提高植物对双生病毒的抗性：一是直接靶向和编辑病毒基因组；二是筛选并敲除寄主易感因子，实现对双生病毒的广谱抗性。

前期研究显示，双生病毒基因组中广泛存在一种在病毒复制中起重要作用的重复序列序列(iterons)。通过设计特定的sgRNAs靶向中国番茄黄化曲叶病毒的基因组中的iterons区，发现靶向iterons的g1和g4与传统靶向病毒IR区的g9A和g9B相比具有更高的抗病毒效果。为了探索实现对多种双生病毒抗性，通过酵母双杂、双分子荧光互补等实验筛选并鉴定了多个与双生病毒复制相关蛋白（Rep A）互作的寄主因子，通过对其中的与病毒复制相关基因 Ub EF1B和CCR4/NOT3进行敲除，发现敲除突变体可显示出对多种双生病毒的高效广谱抗性，同时不会影响植物的生长和发育。该研究创造了一种全新的广谱抗病毒策略，不仅能够提高粮食作物的产量和抗逆性，还能够减少农药的使用，从而促进可持续农业的发展。

中国农科院植保所博士生李浩和博士后龚攀为第一作者，中国农科院植保所李 方方研究员和周雪平研究员作为共同通讯作者，广西大学许雄彪参与了相关研究。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。

论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38147372/