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科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛(ài)平
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所玉米基因編輯育種研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因編輯靶向編輯玉米內(nèi)源基因創(chuàng)制的突變體在多環(huán)境下對(duì)玉米擬輪枝鐮孢穗腐病具有明顯抗性，為抗病育種提供了重要的種質(zhì)材料與育種技術(shù)基礎(chǔ)。日前，相關(guān)研究結(jié)果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)》（Plant Biotechnology Journal）上。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所供圖
玉米穗腐病是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上普遍發(fā)生的一種真菌性病害，不僅造成玉米大幅減產(chǎn)，其產(chǎn)生的真菌毒素還嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，近年來(lái)已成為威脅我國(guó)玉米生產(chǎn)的主要病害。與小麥赤霉病、玉米莖腐病等主要農(nóng)業(yè)病害的主要病原體相同，玉米穗腐病的病原真菌是鐮孢菌，其中，擬輪枝鐮孢菌和禾谷鐮孢菌是危害最大的兩種優(yōu)勢(shì)致病菌。已有研究表明，小麥、玉米中存在鐮孢菌的抗性基因，其中，玉米中的ZmFER1在齊319、沈137等鐮孢菌病害抗性自交系中表現(xiàn)出多態(tài)性，且該多態(tài)性與小麥中鑒定的抗性等位變異具有類(lèi)似特征，因此，該基因可能具有鐮孢菌病害抗性育種開(kāi)發(fā)價(jià)值。
該研究采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，創(chuàng)制了系列目標(biāo)基因突變體。其中，獲得了3個(gè)ZmFER1基因隱性純合突變體，包括已刪除CRISPR/Cas基因編輯元件的E1（1 bp插入）、E2（1 bp插入）和E3（5 bp缺失）。分別在2020年北京、2021年海南、2021年北京，采用突變體與野生型種子1:1混合盲樣人工接種擬輪枝鐮孢菌，開(kāi)展單株基因型鑒定與表型鑒定，進(jìn)行了抗性分析。結(jié)果表明，與野生型相比，突變體均一致表現(xiàn)為中等抗性水平。對(duì)發(fā)病籽粒進(jìn)行驗(yàn)證鑒定發(fā)現(xiàn)，與接種抗性材料相比，感病野生型發(fā)病籽粒的主要伏馬毒素高達(dá)數(shù)千倍，符合擬輪枝鐮孢菌致病特征，且病原鑒定表明，病害表型來(lái)源于接種的擬輪枝鐮孢菌。調(diào)查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)突變對(duì)其它農(nóng)藝性狀有顯著的負(fù)面影響。該研究為抗穗腐病育種創(chuàng)制了重要的種質(zhì)材料和育種技術(shù)，為繼續(xù)深化鐮孢菌抗性機(jī)制及其育種應(yīng)用研究奠定了重要基礎(chǔ)。
該研究得到海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程和國(guó)家玉米現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目資助。
關(guān)鍵詞： 科研人員
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