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既抗病又高產(chǎn) 我國(guó)小麥基因組編輯抗病育種獲突破

發(fā)布時(shí)間:2022-02-11 15:50:00來源: 光明網(wǎng)-《光明日?qǐng)?bào)》

  光明日?qǐng)?bào)北京2月10日電(記者齊芳)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(guó)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(guó)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10日出版的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。中國(guó)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(guó)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(zhǎng)發(fā)育帶來多種負(fù)面效應(yīng)?!叭绾螌?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?!备卟氏颊f。

  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(guó)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。”

  經(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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)和產(chǎn)量均不受影響的小麥種質(zhì)。

  植物抗病領(lǐng)域國(guó)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。

  《光明日?qǐng)?bào)》( 2022年02月11日 04版)

(責(zé)編: 常邦麗)

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