中國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)小麥感病基因精準(zhǔn)操控 育種既抗病又高產(chǎn)（2）

中國(guó)科學(xué)家合作研究團(tuán)隊(duì)一直不斷探索如何在抗白粉病育種中進(jìn)一步利用MLO基因，希望實(shí)現(xiàn)“魚與熊掌可以兼得”。幸運(yùn)的是，他們?cè)诖罅康幕蚪M編輯小麥突變體中篩選獲得了一個(gè)新型mlo突變體Tamlo-R32。該突變體表現(xiàn)出對(duì)白粉菌完全的抗性，同時(shí)生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量正常。經(jīng)過(guò)多年持續(xù)合作，在最新完成的研究中，合作團(tuán)隊(duì)最終解析了小麥Tamlo-R32突變體表型形成的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)在Tamlo-R32突變體基因組的TaMLO-B1位點(diǎn)附近存在約304Kb的大片段刪除，染色體三維結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致上游基因TaTMT3的表達(dá)水平上升，進(jìn)而克服了感病基因MLO突變引起的負(fù)面表型，最終實(shí)現(xiàn)抗病和產(chǎn)量的雙贏。合作團(tuán)隊(duì)指出，MLO基因的功能在不同植物中是保守的，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在模式植物擬南芥中過(guò)表達(dá)TMT3也能克服其mlo突變體的負(fù)面表型。因此，該研究證明了疊加的遺傳改變可以克服感病基因突變帶來(lái)的生長(zhǎng)缺陷，為培育抗病高產(chǎn)作物品種開辟了一條新的路徑。為將最新研究成果應(yīng)用于抗病育種，合作團(tuán)隊(duì)一方面利用傳統(tǒng)育種方法將Tamlo-R32突變體與中國(guó)小麥主栽品種進(jìn)行雜交，并通過(guò)幾代回交將抗病優(yōu)良性狀引入主栽品種中。更為重要的是，他們利用CRISPR多重基因組編輯技術(shù)，可以直接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具有廣譜白粉病抗性，且生長(zhǎng)和產(chǎn)量均不受影響的小麥種質(zhì)。相比于傳統(tǒng)育種方法，基因組編輯育種極大縮短了育種進(jìn)程。農(nóng)業(yè)專家表示，中科院多團(tuán)隊(duì)合作完成的這項(xiàng)研究是小麥抗白粉病育種的重要進(jìn)展，同時(shí)也充分展現(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。該研究提出的理論，既為作物抗病育種研究提供新的視角，也為培育抗病高產(chǎn)作物品種提供新的思路和技術(shù)路線。