

前期研究中,宁约瑟团队发现在日本晴背景下敲除三个S因子Pi21、Bsrd1和Xa5创制的pbxcas9/NPB三敲突变体材料显著提高了对稻瘟病和白叶枯病的抗病性,然而突变体对R基因Piz-t不亲和稻瘟菌小种的抗病性显著弱于Piz-t株系,而Piz-t株系对亲和稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性显著低于pbxcas9/NPB三敲突变体。为了兼顾二者的抗病性,本研究在Piz-t株系下组合敲除S因子Pi21、Bsrd1和Xa5创制了pbxcas9/Piz-t材料。发现pbxcas9/Piz-t株系具有R基因Piz-t的小种特异性抗性,同时增强了对R基因Piz-t亲和稻瘟菌和白叶枯菌的抗病性,说明R基因Piz-t和S因子Pi21、Bsrd1和Xa5可以有效实现抗性互补。07GY31-Piz-t是前期通过分子设计育种创制的育种中间材料,为了进一步提高07GY31-Piz-t的广谱抗病性,本研究在07GY31-Piz-t材料中组合敲除S因子Pi21,Bsrd1和Xa5创制了pbxcas9/07GY31-Piz-t材料。发现pbxcas9/07GY31-Piz-t株系显著增强了对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗性,且不影响其它农艺性状,将其命名为07GY31-BSR。
综上所述,分子设计育种和基因编辑的有效结合,可以在植物中快速有效地创制BSR材料。该研究不仅为水稻抗病育种提供了新材料,也为提高作物抗病性提供了新思路。中国农业科学院植物保护研究所博士后陶辉为该论文的第一作者,宁约瑟研究员为论文通讯作者。江苏里下河地区农业科学研究所李爱宏研究员、肖宁研究员等参与了研究工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。
Tao, H., Xiao, N., Wang, R., He, F., Cai, Y., Jiang, S., Wang, M., Wang, D., Chen, H., You, X., et al. (2025). Development of elite rice with broad-spectrum resistance through pyramiding of key resistance gene and simultaneously editing multiple susceptibility genes. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13901
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