我国小麦基因组编辑抗病育种获突破

抗病的品种往往难高产，高产的品种抗病性差--这个大自然的法则给人类育种带来极大困扰。我国科学家持续开展科研攻关，阐明小麦新型mlo突变体既抗白粉病又高产的分子机制，并通过多重基因组编辑，使主栽小麦品种快速获得广谱抗白粉病的优异性状。这项成果由中国科学院高彩霞团队、邱金龙团队和肖军团队合作完成，相关论文在近期出版的国际学术期刊《自然》上发表。中国工程院院士康振生评价，“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”。中国科学院遗传发育研究所研究员高彩霞介绍，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，其突变给植物生长发育带来多种负面效应。“如何实现‘鱼与熊掌兼得’，是利用感病基因进行植物抗病育种的关键。”高彩霞说。小麦白粉病是由真菌引起的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。早在2014年，中科院研究团队就利用基因组编辑技术定向突变小麦的感病基因mlo，获得对白粉病具有广谱持久抗性的材料。中国科学院微生物研究所研究员邱金龙说:“但该小麦mlo突变体表现出白粉病抗性的同时，也出现了早衰、植株变矮、产量下降等负面表型。”经过8年探索，科研人员终于在大量基因组编辑小麦突变体中筛选获得了一个新型mlo突变体Tamlo-R32--它既表现出对白粉菌完全的抗性，同时小麦的生长发育和产量正常。这项研究成果已应用于育种实践。一方面，研究人员利用传统育种方法将具有这一突变的小麦与我国小麦主栽品种进行杂交，并通过几代回交将抗病优良性状引入主栽品种中。另一方面，研究人员利用CRISPR多重基因组编辑技术，在小麦主栽品种中创制相应的基因突变，仅2～3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、生长和产量均不受影响的小麦种质。植物抗病领域国际知名专家周俭民研究员认为，这项研究是小麦抗白粉病育种的重要进展，充分展现出基因组编辑在现代农业生产中巨大的应用前景，同时也为培育抗病高产作物品种提供了新的思路和技术路线。