近日，Plant Biotechnology Journal線上發表了上海交通大學農業與生物學院陳功友課題組題為“Increasing resistance to bacterial leaf streak in rice by editing the promoter of susceptibility gene OsSULRT3；6”的研究簡報。該研究利用CRISPR/Cas9系統，對水稻細菌性條斑病（簡稱條斑病）感病基因OsSULRT3；6的啟動子區進行編輯，有效提高了水稻對條斑病的抗性。
由稻黃單胞菌稻生致病變種（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，Xoc）引起的水稻條斑病是水稻生產中嚴重的細菌性病害，危害性僅次於稻瘟病、白葉枯病和紋枯病後。水稻條斑病發病範圍廣，在我國水稻產區呈區域性和間歇性成灾，特別是在南方稻區發病嚴重。Xoc主要通過葉的氣孔和傷口侵染水稻，定殖於薄壁細胞間危害，受平行葉脈的限制，表現為條形水漬狀壞死病斑，潮濕時病斑上產生串珠狀黃色菌膿。
培育抗病水稻品種是防控病害最經濟最綠色最有效的方法，但相較於由稻黃單胞菌稻致病變種（X. oryzaepv. oryzae，Xoo）引起的水稻白葉枯病，針對水稻條斑病的抗病基因鮮有報導。水稻條斑病菌由III型分泌系統分泌的轉錄啟動類效應子（transcriptional activator-like effectors，TALEs）是主要致病因數，TALE蛋白通過其中間重複區可變胺基酸（RVD）識別並結合寄主感病基因啟動子區的效應子結合原件（effector-binding elements，EBEs），啟動感病基因的轉錄表達，使寄主感病。鑒定TALE蛋白在寄主中的靶標基因，利用基因編輯科技修飾感病基因EBE，是提高寄主抗病性的有效手段。
基因編輯水稻條斑病感病基因啟動子，增强水稻條斑病的抗性
研究發現，中國Xoc菌株RS105中存在的Tal5d，其10比特的RVD不同於菲律賓來源的BLS256菌株的Tal2g，也能結合水稻中編碼硫酸鹽轉運蛋白的OsSULRT3；6基因啟動子，並且兩種類型的TALE蛋白在Xoc菌株中廣泛存在。利用CRISPR/Cas9系統對OsSULRT3；6的EBE進行修飾，獲得了5種修飾類型的水稻純合株系。水稻上致病性測定結果顯示，EBE序列無論是單個堿基的插入或缺失還是多個堿基的缺失，水稻均顯著提高了對條斑病的抗性，並且感病基因OsSULRT3；6沒有受到病原菌誘導表達（圖）。這是所在團隊通過基因編輯水稻白葉枯病感病基因培育廣譜抗病新種質之後，再次通過基因編輯修飾水稻條斑病感病基因EBE而培育廣譜抗條斑病水稻新種質的研究報導。
上海交通大學農業與生物學院博士研究生徐夏萌、博士後徐正銀為本文共同第一作者，陳功友教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金（31830072）、國家重點研發計畫（2016YFD0100601）和國家轉基因重大專項（2016ZX08001-002）的資助。
論文連結：https://doi.org/10.1111/pbi.13602
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