JIPB|编辑多个易感基因构建广谱抗病水稻

稻瘟病和白叶枯病是由稻瘟病菌和白叶枯病菌引起的水稻重要病害。分别采用正交试验设计方法,研究了不同水稻品种(系)、不同品种(系)、不同品种(系)、不同品种(系)、不同品种(系)。培育具有广谱抗性的水稻品种被认为是控制这两种病害最有效和最可持续的途径。虽然显性抗病基因在水稻育种和生产中得到了广泛应用,但是通过改变易感基因产生抗病品种,从而促进病原体亲和性的研究还很少。本研究利用 CRISPR/Cas9技术,获得了稻瘟病菌 s 基因 Pi21和 Bsr-d1的功能缺失突变体,表明这些突变体对稻瘟病菌的抗性增强。我们还产生了 s 基因 Xa5的基因敲除突变体,该突变体表现出对 Xoo 的抗性增强。显著地,三个 s 基因的一个三重突变体显著地增强了稻瘟病菌和稻瘟病菌的抗性。此外,在主要农艺性状方面,包括株高、单株有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重,三突变体与野生型具有可比性。这些结果表明,同时编辑多个 s 基因是培育广谱抗性水稻新品种的有力策略

Rice blast and bacterial blight are important diseases of rice (Oryza sativa) caused by the fungus Magnaporthe oryzae and the bacterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), respectively. Breeding rice varieties for broad-spectrum resistance is considered the most effective and sustainable approach to controlling both diseases. Although dominant resistance genes have been extensively used in rice breeding and production, generating disease-resistant varieties by altering susceptibility (S) genes that facilitate pathogen compatibility remains unexplored. Here, using CRISPR/Cas9 technology, we generated loss-of-function mutants of the S genes Pi21 and Bsr-d1 and showed that they had increased resistance to M. oryzae. We also generated a knockout mutant of the S gene Xa5 that showed increased resistance to Xoo. Remarkably, a triple mutant of all three S genes had significantly enhanced resistance to both M. oryzae and Xoo. Moreover, the triple mutant was comparable to the wild type in regard to key agronomic traits, including plant height, effective panicle number per plant, grain number per panicle, seed setting rate, and thousand-grain weight. These results demonstrate that the simultaneous editing of multiple S genes is a powerful strategy for generating new rice varieties with broad-spectrum resistance

Hui Tao, Xuetao Shi, Feng He, et al. Engineering broad-spectrum disease-resistant rice by editing multiple susceptibility genes. Journal of Integrative Plant Biology, 2021

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