近日，广西大学姚伟教授研究团队在植物科学领域经典期刊《Plant, Cell & Environment》（中科院一区TOP期刊，5年影响因子7.6）上发表题为“Enhancedresistance to pokkah boeng disease in sugarcane through host-induced genesilencing targeting FsCYP51 in Fusarium sacchari”的研究论文。该研究首次展示了利用宿主诱导基因沉默（HIGS）技术提高甘蔗抵抗梢腐病生物育种的潜力，并成功开发出对甘蔗镰孢菌有显著且持久抵抗力的新甘蔗种质。
甘蔗梢腐病（Pokah Boeng Disease, PBD），由甘蔗镰孢菌（Fusarium sacchari）引起，已成为中国主要蔗产区的一种重要真菌性疾病，严重影响甘蔗产量和糖品质。当前，防治措施主要依赖于化学方法和种植抗病品种，但化学防治可能导致环境污染，而且随着病菌耐药性的增加，其效果逐渐减弱。因此，选育并推广抗梢腐病的甘蔗品种成为控制此病害最有效、经济且环保的方法。然而，由于研究基础不足，现有防控手段单一，抗病品种稀缺。
作为一种新兴的疾病控制策略，HIGS技术通过在宿主体内表达针对病原体基因的RNA干扰载体，实现对病原体目标基因的沉默，从而赋予宿主对病原体的抵抗力。这项技术因其高度特异性和低环境影响而被视为作物抗病育种研究的新焦点。尽管已在一些作物中得到应用，但在甘蔗中使用HIGS技术来控制梢腐病尚属首次尝试。姚伟教授团队的研究表明，同时沉默甘蔗镰孢菌中的FsCYP51A、FsCYP51B和FsCYP51C三个基因可显著抑制病原体的生长、发育及其毒性。基于中蔗1号甘蔗材料，采用基因枪介导法进行遗传转化，研究团队成功构建了以FsCYP51基因为目标的HIGS转基因甘蔗植株，并鉴定了7个转基因株系。室内接种实验和田间抗性测试的结果显示，这些转基因株系都表现出明显的梢腐病抗性。此外，田间试验还表明，转基因甘蔗株系因梢腐病导致的产量损失显著减少。这一研究首次证明了利用HIGS技术靶向沉默甘蔗镰孢菌中的FsCYP51基因家族，可以有效抑制梢腐病的发生，并培育出抗病甘蔗株系，为未来选育具有更强抗真菌病害能力的甘蔗品种提供了明确的方向和实用途径。
广西大学农学院硕士研究生银柳玉和周宇明、青年教师黄振博士为论文的共同第一作者，姚伟教授、张木清教授和张积森教授为论文的共同通讯作者，陈保善教授、胡琴副教授、暴怡雪副教授、段真珍老师、博士研究生朱理祥、硕士研究生邸若琳和卢敏燕等参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金和广西重点研发计划等项目的资助。
图1 HIGS技术介导的抗病转基因甘蔗株系获得与检测
图2 转基因甘蔗植株的抗病性测定与分析
图3 抗梢腐病转基因甘蔗的田间抗病表现
