近日，中国农业科学院作物科学研究所作物分子育种技术和应用创新团队利用CRISPR/Cas基因编辑技术进行了广泛筛选，发现编辑基因ZmGDIα 1号外显子获得的两个纯合突变高抗玉米粗缩病，且不影响生长发育与农艺性状表现，具有重要的育种应用价值。2月18日，创制高抗玉米粗缩病种质的技术在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》上在线发表。
据谢传晓介绍，玉米粗缩病是一种在世界范围内威胁玉米生产的主要病害之一。玉米粗缩病使玉米植株呈现系统侵染特性，表现为生长发育受阻，节间缩短，植株矮小，雌雄花序发育异常，且一旦发病，没有化学防治手段，导致严重减产或绝产。培育和种植抗病品种是目前应对生产上挑战的主要手段。抗源少与抗性水平低一直以来是我国玉米粗缩病抗病育种与生产上的主要限制因素。2020年，中国农业大学徐明良教授团队图位克隆了主效抗病位点qMrdd8，鉴定到基因ZmGDIα为隐性抗病基因。该研究为通过基因编辑手段创制抗性突变奠定了重要理论基础。
研究人员采用成熟高效的基因编辑技术体系，获得了编辑事件E1（1bp插入）和E2（32 bp缺失）两个纯合突变体。通过人工接种水稻黑条矮缩病毒，发现突变材料E1和E2的抗病性显著高于对照的野生型材料WT。与前期研究结果相比，E1和E2等位基因的抗性远高于在不同遗传背景下自然等位基因ZmGDIα-hel的抗性。同时，在未接种条件下，WT、E1和E2植株在生长或发育方面没有可见的表型差异。基于qMrdd8，利用基因编辑技术创制玉米粗缩病抗性种质克服了自然等位基因ZmGDIα-hel抗性水平与回交转育效率的局限性。鉴于该基因在水稻、小麦、高梁与大麦等禾本科作物中的保守机制，也为这些作物的抗病育种策略提供了重要借鉴。
作科所刘昌林副研究员和硕士生孔铭为该文第一作者，谢传晓研究员为论文通讯作者。该研究得到了中国农业科学院创新工程与“玉米藏粮于技”等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13793
18926578588