非洲新水稻品系提供病毒保护

所谓的水稻黄斑驳病毒(简称:RYMV)是造成非洲农作物大量损失的原因，尤其是在小规模农民中。来自海因里希·海涅大学杜塞尔多夫分校(HHU)和法国国家可持续发展研究所(IRD)的一个研究小组现在已经通过基因组编辑培育出了抗病水稻品系。研究小组在2007年描述了水稻品种的发展植物生物技术杂志是为非洲小规模粮食生产者培育适应当地的抗性优良品种的第一步。

RYMV是一种RNA病毒，通过甲虫和叶片间的直接接触传播。

在非洲，大多数生产者耕种的土地面积不到一公顷，10%到100%的水稻收成经常因这种病毒而损失。

这对最贫困的农民来说是一个威胁生命的问题。

对这种病毒没有有效的保护措施。“唯一真正的保护措施是培育具有抗水稻花叶病毒基因的水稻品种，这将使这种植物不受伤害，”这项研究的主要作者Yugander Arra博士说，该研究现已发表在植物生物技术杂志。来自HHU分子生理学研究所(由Wolf B. Frommer教授领导)和IRD发展研究所的一个研究小组已经培育出了这种抗性水稻品系。

目前已知三种抗性基因;其中一个基因的突变，叫做RYMV1, 2和3，足以获得阻力。

抵抗形式rymv2出现在产量低的非洲水稻中(格氏野生稻)品种。

RYMV2，也称为CPR5.1编码细胞核孔隙中的一种重要蛋白质。

在模型工厂里拟南芥唯一的基因拷贝的丢失CPR5导致不仅对病毒而且对细菌和真菌的广谱抗性。

然而，生长受到严重限制，植物表现出自发病变和产量低。

所以重要的是要测试rymv2抗性可以转移到其他水稻品种上而不会产生负面影响。

在非洲，其他基于亚洲品种的高产水稻品种籼稻主要使用的是没有抗药基因的。

然而，插入相关基因并不是一种特别有前途的方法，因为这种“物种间”杂交的后代是高度不育的，因此不能轻易繁殖和传递抗性。

使用CRISPR/Cas基因组编辑方法，研究小组现在已经表明RYMV2一种亚洲水稻品种可以产生一种基因，使其以与非洲水稻相似的方式抵抗病毒。

下一步的目标是以同样的方式编辑相关的非洲精英品种，以便非洲小规模生产者能够获得这些品种。

帮助这些农民是由HHU领导的国际研究联盟“健康作物”的目标。

背景:植物具有遗传机制，在进化的早期对生存是有用的，但现在更有可能是有害的。

玉米就是一个很好的例子:在受精时干旱条件盛行时，一种基因会导致谷粒流产。

这种由基因引起的特性对今天玉米植物的野生多年生祖先有利，但对现在农业中使用的一年生植物的产量有不利影响。

情况与这里检查的大米相似。弗罗默教授:“这种抗性特征可归因于一种非必需基因功能的缺失。如果我们完全关闭基因，植物会表现正常。然而，由于基因功能的丧失，它们对病毒具有抵抗力。”

健康作物小组组长伊莱扎·卢博士补充说:“可以说这是一个原型，对它的祖先很有用，但现在在干旱时期会导致毁灭性的作物损失。关闭这种基因似乎是权宜之计，而且没有明显的副作用。”

令人惊讶的是，无论是关闭密切相关的CPR5.2基因也不是两个基因RYMV2和CPR5.2至少在温室条件下会导致损伤。

同样值得注意的是CPR5.2不会导致RYMV反抗。

一切都表明编辑RYMV2基因是对抗非洲水稻疾病的一种很有前途的方法。

这项研究是在植物研究卓越集群CEPLAS的框架内进行的，并得到了弗罗默教授亚历山大·冯·洪堡教授职位的部分资助。

来源: Materials provided by Heinrich-Heine University Duesseldorf.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Yugander Arra, Florence Auguy, Melissa Stiebner, Sophie Chéron, Michael M. Wudick, Manuel Miras, Van Schepler‐Luu, Steffen Köhler, Sébastien Cunnac, Wolf B. Frommer, Laurence Albar. Rice Yellow Mottle Virus resistance by genome editing of the Oryza sativa L. ssp. japonica nucleoporin gene OsCPR5.1 but not OsCPR5.2. Plant Biotechnology Journal, 2023; DOI: 10.1111/pbi.14266