历经十余载，中科院微生物所郭惠珊团队创建跨界RNAi介导的陆地棉种质创新体系

来源：BioArt植物

小“小RNA”照亮前行路

作物土传真菌病害每年给世界农业产业造成上百亿美元的经济损失，严重威胁农业产业安全。由于受到土传病原真菌生境特殊、寄主范围广泛以及缺乏抗原等因素的限制，目前对这类病害的可持续防控是植物病害防控领域的世界级难题。中国科学院微生物研究所郭惠珊研究员2008年以来，以“棉花-大丽轮枝菌”为模式系统开展研究工作，试图寻找可持续防控土传真菌病害的策略。经过十余年的不懈耕耘，终于建立并完善了跨界RNAi介导的陆地棉种质创新体系，并且在产业化方向上迈出了实质性步伐。

一、研究组10年磨一剑：创建跨界RNAi介导的陆地棉种质创新技术体系

    郭惠珊研究组在20年从事植物抗病毒RNAi研究积累经验的基础上，经过十余年的努力在棉花黄萎病菌的侵染生物学、植物-真菌跨界RNAi的理论和抗病应用以及广谱、快速的棉花遗传转化系统的建立等方面所取得了一系列原创性重要进展的基础上（图1）通过技术集成，建立了跨界RNAi介导的陆地棉种质创新技术体系，成功在早熟陆地棉中实现了抗黄萎病的种质创新。

    多年、多点连续的抗性鉴定结果表明，RNAi棉花的抗黄萎病性较受体品种提高了55.7%。2017年研究团队利用创制的抗原结合杂交选育，成功培育出具有完全自主知识产权的高抗黄萎病早熟陆地棉新品系（中科棉1号），经国家西北内陆棉区的抗病性鉴定和生产性试验结果表明，新品系抗黄萎病性相对于区试点对照品种提高了22.25%，在重病田的产量较对照品种（当地主栽品种）提高了41.7%（图2）。

    研究组取得的系列成果得到了国际学界、当地政府和棉种企业的高度认可，大家普遍认为研究组在黄萎病研究方面取得的成果达到国际领先水平，创制的抗原改变了早熟陆地棉没有抗原的现状，为棉花黄萎病乃至土传真菌病害的可持续控制做出了杰出贡献。 

图1.近年来研究组在基础理论研究方面取得的主要进展

 图2.近年来研究组在成果转化方面所做的部分工作

图2-A:RNAi棉花在生长期的田间抗性表现

图2-B:RNAi棉花在成熟期的田间表现

图2-C:方荣祥院士和国内棉花领域的权威专家考查RNAi棉花的田间表现

图2-D:新疆沙湾县农业局和棉农协会主要负责人与郭惠珊研究员研究组座谈

图2-E:郭惠珊研究员在新疆北疆棉花核心种植区调研

图2-F:郭惠珊研究员调研新疆棉花种业龙头企业

二.在科学院、所各级领导的指导和积极推动下，研究组建立的“跨界RNAi介导的陆地棉种质创新技术体系”在转化和产业化方面迈出了实质性步伐

鉴于国家、新疆棉花种植区域的各级政府、棉花产业协会以及广大棉农对解决黄萎病问题的迫切需求，研究组在科学院、所各级领导的指导和帮助下，近两年开始逐渐在成果转化和产业化方面发力。2017年，研究组在新疆的田间工作站正式落成（图3）。2019年，经过慎重考查和多轮磋商，研究组与新疆华晨和丰投资有限公司达成战略合作协议（图4），该公司将在最短时间内资助课题组改善中试、生产性试验以及品种审定等环节硬件条件的不足，加速成果的转化和产业化速度。

 图3.研究组新疆建立田间工作站

4.研究组在产业化方面所做的工作

图4-A:新疆华晨和丰投资有限公司领导一行参观课题组试验田

图4-B:郭惠珊研究员与新疆华晨和丰投资有限公司达成战略合作协议

三.研究组在新疆广泛开展扶智工作，获得当地政府和农民的好评

新疆是我国棉花的主要产区，近几年郭惠珊研究员几乎走遍了新疆所有的主要植棉县市，广泛宣传棉花靶向性病虫害防控的理念和策略，受到了当地农技人员和棉农的广泛认可。和田地区贫困人口集中，有效劳动力缺乏，并且劳动力整体素质不高，当地脱贫攻坚任务十分艰巨。研究组配合当地政府和农技人员建立了“极端高温干旱条件下的害虫靶向性防控”技术规程，示范取得了良好效果，为今后大面积应用助力当地农户脱贫增收打下了一定基础。

以上研究获得中科院先导B类、院STS重点项目、国家自然科学基金重点项目和国家转基因重大专项的资助。

特别介绍：

郭惠珊——

    博士，研究员，博士生导师，1996年毕业于西班牙马德里大学，获博士学位。2004年入选中科院人才计划，2005年获“国家杰出青年基金”资助，国务院政府特殊津贴专家。主要围绕植物RNA沉默和小RNA调控途径，以及其他受病原影响的调控途径，开展病原微生物-寄主的相互作用和跨界RNAi理论基础和抗病应用研究。