独角金内酯(Strigolactone,SL)已被证实可通过调控水稻茎秆伸长与分蘖角度影响株型建成,并在生物/非生物胁迫响应中具有感知功能。其中,编码F-box蛋白的D3基因作为SL信号通路的核心组分,其功能缺失突变体表现为株高显著降低、分蘖数增加的典型表型,因此可作为遗传改良水稻株型的分子靶标。2025年8月,Plant Hormones 期刊在线发表了四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室王文明教授团队题为Genome editing of the D3 gene improves plant architectureand disease resistance in rice 的研究论文。该研究发现通过编辑D3基因改良水稻株型的同时提高了水稻对白叶枯病的抗性。
团队前期研究发现,DS(粳稻)具有耐寒、米质优的特点,但其株高过高、分蘖少,因此利用CRISPR/Cas9技术对DS的D3基因进行编辑以期改良株型。通过对多个基因编辑株系的农艺性状分析发现,D3基因功能丧失的株系(#2、#3、#4)其分蘖显著增加,株高变矮,但千粒重、结实率没有差异。由于穗长变短、每穗实粒数下降,单株产量没有明显改变。此外,研究人员对D3基因编辑株系接种白叶枯病菌发现,D3基因功能缺失突变体的病斑长度短于野生型DS,说明其对白叶枯病的抗性增强。该研究通过精准编辑水稻D3基因,成功创制出株高降低、分蘖数增加的紧凑型水稻,且单株产量无明显变化。此外,D3基因编辑株系不仅增强对白叶枯病的抗性,还保留无转基因成分,为培育绿色高产抗逆水稻品种奠定了基础。四川农业大学何佳雪博士和何子文硕士研究生(已毕业)为本文共同第一作者,樊晶教授和王文明教授为论文共同通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金项目的支持(grant no. 32372490)。四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室王文明教授课题组致力于水稻miRNA协调免疫和农艺性状以及稻曲病菌与水稻的互作机制研究。团队发现了多个响应稻瘟菌侵染,且受miR168-AGO1模块影响的miRNA,如Osa-miR398b、Osa-miR162a等,它们通过调控不同靶基因,增强水稻对稻瘟病的抗性,实现水稻抗性与产量的平衡;团队还发现在侵染过程中稻曲病菌对水稻种子形成的影响,以及相关效应子如何通过抑制植物免疫来促进侵染的机制,并发现了具有广谱抗性的天然等位基因UMP1R2115。这些成果分别发表在 Nature Plants、Plant Cell 、Molecular Plant、Journal of Integrative Plant Biology 等国际知名期刊上。https://doi.org/10.48130/ph-0025-0017特邀作者:何佳雪、樊晶
编辑:叶晓茜
审核:黄葆文
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Plant Hormones (e-ISSN 3067-221X)是一本国际化、开放获取、在线发行的学术期刊,专注于发表植物激素研究领域的原创研究论文、综述、快报、评述和前瞻性文章。期刊主编由重庆大学的李正国教授,法国图卢兹大学Mondher Bouzayen院士共同担任。期刊由Maximum Academic Press出版,于2025年1月21日创刊。
期刊官网:
https://www.maxapress.com/ph
投稿链接:
https://mc03.manuscriptcentral.com/ph
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