中国农科院硕士生第一作者在植物学一区top期刊（IF=9.3）发表研究成果，取得创制广谱抗病新种质方面的重要进展
学术
2025-02-04 23:59
法国
近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝育种团队，通过改进PAM序列和表达GRF-GIF融合蛋白等策略，显著提升了甘蓝的遗传转化效率及CRISPR/Cas9基因编辑的效果。他们采用优化后的CRISPR/Cas9系统对BoBPM6和BoDMR6两个目标基因进行了敲除操作，成功开发出了具有广谱抗病特性的新型甘蓝种质资源。相关成果以“Generation of novel bpm6 and dmr6 mutants with broad-spectrum resistance using a modified CRISPR/Cas9 system in Brassica oleracea”为题发表在国际权威学术期刊《Journal of Integrative Plant Biology》。![]()
甘蓝作为一种广泛种植的十字花科芸薹属蔬菜作物，在全球范围内拥有约377万公顷的种植面积，包括了多种类型如甘蓝、青花菜和花椰菜等，是极为重要的农业生产资料之一。然而，田间病害频发往往导致产量下降，因此培育出具备广谱抗病能力的新品种显得尤为重要。借助CRISPR/Cas9等现代基因编辑技术进行感病基因的敲除，被认为是获取这种抗病性的一种快捷且有效的方法。遗憾的是，目前市场上甘蓝的广谱抗病品种稀缺，其基因编辑效率相较于水稻等模式植物也较低，这使得改良CRISPR/Cas9基因编辑体系并探索新的抗病种质成为必要。在本研究中，研究人员采取了一种新方法，即选择PAM序列5’-NGG-3’后一位为'T'的方式，构建了适用于单子叶植物水稻和双子叶植物甘蓝的不同载体，并证实这种方法能够将CRISPR/Cas9系统的编辑效率分别提升至76.0%和68.7%。此外，他们在遗传转化过程中同时表达了不同组合的GRF-GIF蛋白质，发现表达GRF5-GIF1-GRF5融合蛋白能显著提高再生率至55.2%。利用这一经过优化的基因编辑与遗传转化体系，研究人员成功敲除了BoBPM6和BoDMR6基因，获得了相应的bobpm6和bodmr6突变体，平均转化和编辑效率分别达到了5.5%/62.0%和8.2%/62.5%。实验结果显示，这些突变体材料在面对枯萎病、黑腐病和根肿病时展现了更强的抵抗力。总的来说，该研究不仅为基于基因编辑技术的作物抗病育种提供了理论基础，还为实际应用开辟了新途径。
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图1 CRISPR/Cas9编辑系统的优化和应用
中国农业科学院蔬菜花卉研究所/北京农学院联培硕士生张语伦和已毕业硕士生刘金晖为该论文的共同第一作者，吕红豪、张扬勇研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、河北省科技计划等项目资助。此外，本研究还得到了俄罗斯科学与高等教育部资助。![]()
