水稻（Oryza sativa L.）是全球超过半数人口的主粮。然而，水稻在生产中常常遭受各种病原物的侵害，严重影响水稻安全生产以及稻米的品质，危害到全球与我国的粮食安全。由稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）引起的稻瘟病（Rice blast）以及由水稻黄单胞细菌 (Xanthomonas oryzae) 引起的白叶枯病（Bacteria blight），分别是水稻最严重的真菌和细菌性病害，长期以来对我国水稻生产造成严重危害。培育对稻瘟病和白叶枯病具有广谱抗性的水稻品种是育种家的首要目标之一。

近日，袁隆平农业高科技股份有限公司水稻首席专家杨远柱团队通过CRISPR/Cas9基因编辑技术组合敲除水稻的感病基因Bsr-d1, Pi21和ERF922，显著提升了我国杂交水稻骨干不育系对稻瘟病和白叶枯病的广谱抗病性。相关研究成果近日以题为“Engineering of rice varieties with enhanced resistances to both blast and bacterial blight diseases via CRISPR/Cas9”的研究论文发表于国际著名杂志Plant Biotechnology Journal。

论文作者利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，对杂交水稻骨干不育系隆科638S的感病基因Bsr-d1, Pi21和ERF922进行敲除，抗病表型分析发现敲除Bsr-d1或Pi21或ERF922以及三基因敲除材料显著增强了对稻瘟病的抗性，并且敲除ERF922的稻瘟病抗性比敲除Bsr-d1或Pi21的要强，而与三基因敲除材料无显著区别。更为重要的是，研究发现敲除Pi21或ERF922显著增强了对白叶枯病的广谱抗性，获得了同时对稻瘟病和白叶枯病具有广谱抗性的杂交水稻骨干不育系新种质。与对照隆科638S相比，Bsr-d1, Pi21和ERF922单基因敲除材料的株高、分蘖数、穗长和穗粒数无明显变化，而三基因敲除材料的株高和分蘖数与对照相比显著降低。

袁隆平农业高科技股份有限公司周延彪副研究员与华中农业大学植物科学技术学院许世冲硕士为论文共同第一作者，袁隆平农业高科技股份有限公司杨远柱研究员、周延彪副研究员与南京农业大学农学院谭俊杰教授为论文的共同通讯作者。湖南农业大学刘金灵副教授、姚威博士对该研究工作提供了大力帮助。该研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和湖湘青年英才项目的资助。

图1：敲除Bsr-d1或 Pi21或ERF922以及三基因敲除材料对稻瘟病的抗性显著增强

图2：敲除Pi21或ERF922的材料对白叶枯病的抗性显著增强

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13766