科學(xué)家編輯水稻DNA 防御病原體

外媒稱，細(xì)菌性枯萎病襲擊著東南亞和西非的稻田。這是一種被研究得非常透徹的作物疾病，它常常被用作研究微生物與其寄主植物間相互作用的一個模型系統(tǒng)。這種病原體被稱為水稻黃單胞菌水稻致病變種，簡稱Xoo，它通過劫持一些外排糖的水稻基因來維持生存。研究人員已研究出如何編輯水稻的基因組以阻止這種劫持行為。

據(jù)美國阿爾斯科技網(wǎng)站10 月31 日報道，Xoo 分泌與水稻的糖外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（SWEET）基因附近的DNA結(jié)合在一起、并激活它們的類轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物（TALEs）。這些SWEET 基因在植物中無處不在，它們透過細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖。其基因表達(dá)是對Xoo 具有易感性所必需的。

研究人員認(rèn)為，修改水稻的SWEET 基因?qū)韺oo 的抵抗性，尤其是在已通過這種方式自然產(chǎn)生抵抗性的情況下。但截至目前，只有少數(shù)幾種Xoo 的基因特征得到確定，因此尚不清楚它是否還有其他攻擊宿主的方式。

為了研究如何讓水稻最有效地抵抗Xoo，即水稻的哪些SWEET 基因需要改變以及如何改變，一個國際科學(xué)家小組首先研究了63 個Xoo 菌株，其中33 個來自亞洲，30 個來自非洲。研究發(fā)現(xiàn)，它們都利用TALEs來誘導(dǎo)SWEET 基因的表達(dá)。

作為概念驗(yàn)證，科學(xué)家們隨后用CRISPR 技術(shù)編輯了Kitaake 水稻中的三個SWEET 基因附近的DNA，特別針對那些TALE 蛋白質(zhì)與之結(jié)合但不侵害周圍DNA 的DNA 序列。

報道稱，這種轉(zhuǎn)基因水稻能抵抗所有已知Xoo 菌株。Kitaake 是一個粳稻品種，最適合此類研究，因?yàn)樗_花期短且再生率高。Kitaake 還可以用來培育日本和中國的水稻，以使之具有抵抗性。

研究小組用CRISPR 技術(shù)修改了兩個種植面積超過100 萬公頃的水稻品種。在田間試驗(yàn)中，經(jīng)過編輯的水稻生長正常，就植株高度和其他農(nóng)業(yè)相關(guān)指標(biāo)而言，表現(xiàn)得很像其未經(jīng)修改的親本。關(guān)鍵在于，它能抵抗三種具有代表性的Xoo 菌株。