湖北日报讯（记者陈屿、通讯员刘立江）9月1日，国际顶级学术期刊《自然·遗传学》（Nature Genetics）在线发表了中国农科院油料所油料作物基因组学与抗病性改良创新团队重大研究成果，该成果在国际上首次揭示了油菜、白菜、甘蓝等十字花科作物中由感病基因GSL5介导的根肿病隐性广谱抗性及其作用机制，为十字花科作物根肿病广谱抗性改良和高效持久防控提供了关键基因、技术支撑和理论基础。这也是该团队在不到一年的时间内发表在《自然·遗传学》的第二篇重大研究成果。
据文章通讯作者、油料作物基因组学与抗病性改良创新团队首席科学家刘立江介绍，根肿病是由原生动物病原根肿菌引起的十字花科作物共性、重大、毁灭性土传病害，被称为十字花科作物“癌症”。目前我国十字花科作物根肿病发病面积超2000万亩，每年造成数百亿元经济损失，严重威胁油菜等十字花科作物产业健康发展和我国食用油及蔬菜供给安全。发掘和利用抗根肿病基因资源进行抗病育种是控制十字花科作物根肿病最经济有效的措施，但由于根肿病抗源单一、抗病位点或基因抗谱狭窄、抗病育种周期长、抗病品种抗性丧失快，根肿病高效持久防控成为一个世界性难题。
为此，科研人员通过近10年科研攻关，在油菜、白菜、甘蓝等重要十字花科作物中鉴定出协助根肿菌侵染的“真凶”-感病基因GSL5，该基因被根肿菌效应蛋白劫持和利用，从而关闭抗病通路促进根肿菌侵染；通过基因编辑技术在多个作物中敲除GSL5，植物可响应根肿菌侵染而重启被关闭的抗病通路，从而创制出对根肿菌不同生理小种具有广谱高抗或免疫的油菜、白菜、甘蓝等作物突破性新种质。田间试验表明，敲除GSL5基因对油菜生长发育和油菜籽产量无影响。
该项成果是十字花科作物感病基因鉴定与利用方面的原创性重大成果，打破了目前油菜、白菜、甘蓝等十字花科作物主要通过种间（内）杂交进行根肿病抗病育种的传统思路，开辟了以基因编辑技术为代表的十字花科作物根肿病抗性改良生物育种新途径，实现了十字花科作物根肿病广谱抗性改良和高效持久防控理论和技术的重大突破，为保障我国优异基因和种源自主可控提供了有力科技支撑。
该研究得到中国农业科学院科技创新工程、国家生物育种重大专项、国家自然科学基金、油菜产业体系等项目资助慧眼智行。《自然·遗传学》同期配发了题为“一个基因实现根肿病广谱抗性改良”的研究简报对本文进行总结介绍。
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