研究人员使用Cas9基因剪刀在冬大麦中建立新的病毒抗性

基因组编辑对改善作物以应对气候变化带来的挑战寄予厚望，同时也寄希望于培育抗病性和提高农业的可持续性。

由IPK莱布尼茨研究所领导的一个研究小组现在已经成功地使用Cas9基因剪刀修改了大麦中的一个基因，从而为冬大麦提供了对重要病毒的新抗性。结果今天发表在著名的植物生物技术杂志上。

像真菌和昆虫一样，病毒是严重的作物病原体。就谷物而言，通过土壤中的微生物传播给植物的病毒变得越来越重要。对于大麦，主要是大麦黄花叶病毒(BaYMV)和大麦轻度花叶病毒(BaMMV)。两者都会在秋季传播到冬季大麦的幼苗，并可能导致高达50%的产量损失。

抗性育种在应对这些病原体方面起着至关重要的作用。尽管目前几乎所有欧洲冬季大麦品种都对这些病毒具有抗性，但一些病毒株已经通过遗传适应克服了这种广泛使用的抗性。自然防御的广泛突破只是时间问题。鉴于育种措施繁琐，迫切需要确定新的抗性来源并以加速方式将其部署到育种中。

为了寻找这种新的抗性，由IPKLeibniz研究所领导的一个研究小组从研究所的基因库中筛选了材料。2014年，他们在古老的地方品种和栽培大麦的野生近缘种中找到了他们想要的东西。

“这些研究表明，参与3维蛋白质结构形成的PDIL5-1基因在植物对病毒的抗性中也起着核心作用，”来自“植物生殖生物学”研究的RobertHoffie解释说团体。

这是一种所谓的易感因子宿主依赖性病毒利用在植物组织中自我繁殖。“对我们来说，一个决定性的发现是，抗性基因库材料包含PDIL5-1基因的变体，这些变体通过突变失去了功能，因此不能再被病毒利用，”IPK科学家和该研究的第一作者说。

然而，将这种抗性介导基因变异体与欧洲冬大麦现有的育种材料杂交既费力又耗时。

“因此，我们使用Cas9基因剪刀通过靶向诱变关闭了两个易感大麦品种中的PDIL5-1基因，从而更快地取得成功，并且在大麦品种中没有任何额外的遗传变化，”Hoffie说。结果非常有希望。“在温室试验中，目标植物对大麦花叶病毒(BaMMV)感染具有抗性，对生长或产量没有负面影响。”

“这项研究举例说明了我们如何利用我们的基因库材料进行今天的植物育种，并使用Cas9基因剪刀等极其高效和精确的生物技术工具，”该研究负责人兼“植物繁殖”负责人JochenKumlehn博士评论道。生物学”研究组。同时，新发现也开辟了进一步的研究视角。例如，我们假设PDIL基因的修饰也可能导致其他植物物种的病毒抗性。