The Crop Journal | 基于水稻3K种质资源发掘水稻抗白叶枯病新位点

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由黄单胞菌水稻致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）引起的白叶枯病是危害水稻生产的主要细菌之一，严重影响水稻产量及稻米品质。尤其是我国华南稻区受亚热带季风气候影响，水稻白叶枯病易于爆发流行。培育和种植抗病品种是目前防治白叶枯病最经济环保的手段。但是随着白叶枯病菌的群体结构和毒力不断变异，育种中广泛利用的抗病基因易于丧失抗性。筛选抗病种质资源和鉴定抗病新基因可为水稻抗白叶枯病分子育种提供重要信息。

近日，中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队与中国科学院遗传与发育生物学研究所翟文学团队在The Crop Journal在线发表了题为“Identification of quantitative trait loci associated with resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae pathotypes prevalent in South China”的研究论文，基于水稻3K种质资源发掘水稻抗白叶枯病新位点，为解析水稻抗白叶枯病的分子机制提供了线索。

研究者鉴定了水稻3K种质资源中的421份材料对我国华南地区强毒力菌株C5和IV（分别克服抗病基因Xa4和Xa21抗性）的抗性，发现61份和158份材料分别对C5和IV表现高抗，其中48份材料对两个菌株均表现高抗。利用上述群体，结合表型和基因型数据进行全基因组关联分析，鉴定到13个白叶枯病抗性相关QTL，其中8个为未报道的新位点；另外5个QTL区间存在已克隆或精细定位的Xa3/Xa26、xa5、Xa35(t)、Xa36(t)、Xa40、Xa43(t)和xa44(t)等水稻抗白叶枯病基因。值得注意的是，在水稻5号和11号染色体上检测到显著的关联信号，进一步分析发现这两条染色体上均存在多个QTL位点，是水稻抗白叶枯病的重要区段。对水稻5号染色体上的一个新位点qBB5.1进行连锁不平衡分析，结合候选基因单倍型分析鉴定到一个抗病候选基因LOC_Os05g01610（OsPRAF2）。利用CRISPR-Cpf1基因编辑系统构建了OsPRAF2敲除株系，与野生型相比，敲除株系白叶枯病抗性显著提高。这些结果为进一步发掘抗病新位点/新基因，解析水稻抗白叶枯病的分子机制提供了线索。

图1 基于全基因组关联分析的曼哈顿图和QQ图

图2 基于CRISPR-Cpf1基因编辑系统对OsPRAF2的敲除验证

作者和基金项目

卢家玲博士为该文第一作者，中国农业科学院作物科学研究所周永力研究员和中国科学院遗传与发育生物学研究所翟文学研究员为共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金（31661143009，31571632）、中国农业科学院创新团队和比尔及梅琳达·盖茨基金等项目的资助。

THE CROP JOURNAL

The Crop Journal英文宣传片，敬请收看！

The Crop Journal (《作物学报（英文版）》)是中国科协主管，中国作物学会、中国农业科学院作物科学研究所和中国科技出版传媒股份有限公司共同主办的学术期刊，创刊于2013年10月。办刊宗旨为刊载作物科学相关领域最新成果，开展国际学术交流，促进我国作物科学研究水平及国际影响力的提升。主要刊登农作物遗传育种、耕作栽培、生理生化、生态、种质资源以及与农作物有关的生物技术、生物数学、农业气象等领域以第一手资料撰写的研究论文、研究简报以及专题综述等。2020年The Crop Journal的SCI影响因子为4.407，在JCR农学和植物学两个学科位于Q1区，并位列中科院分区农林类期刊一区。2019–2023年获中国科技期刊卓越行动计划重点项目资助。

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