中國農(nóng)大新聞網(wǎng)訊近日，植物保護學院竇道龍、徐光遠團隊在《植物生物技術(shù)雜志》（Plant Biotechnology Journal）在線發(fā)表研究論文《馬鈴薯中基因編輯新型感病基因提高對疫霉菌的抗性且不影響生長發(fā)育》（CRISPR/Cas9-guided editing of a novel susceptibility gene in potato improves Phytophthora resistance without growth penalty），發(fā)現(xiàn)了馬鈴薯新型感病基因StPM1(Solanum tuberosum PLASMA MEMBRANE PROTEIN 1)，通過促進馬鈴薯StRbohC的蛋白降解，負調(diào)控馬鈴薯對晚疫病的抗性。更為重要的是，通過CRISPR/Cas9技術(shù)獲得了StPM1基因編輯的馬鈴薯植株，提高了馬鈴薯對疫霉菌的抗性。
作為世界重要的糧食作物之一，馬鈴薯長期遭受各種病原菌的侵害，尤其是馬鈴薯致病疫霉引發(fā)的馬鈴薯晚疫病，嚴重影響馬鈴薯的產(chǎn)量，甚至造成絕產(chǎn)，給馬鈴薯的種植及相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來嚴重的危害。目前防治馬鈴薯晚疫病主要依靠化學農(nóng)藥的使用，但同時帶來了環(huán)境污染問題，嚴重威脅人們的食品安全和身體健康。因此，培育馬鈴薯抗病品種是防治馬鈴薯晚疫病最經(jīng)濟有效的手段。探索馬鈴薯的抗病及感病基因的功能及分子機制則為馬鈴薯育種提供了理論指導。
PM1是由AWPM-19（ABA-induced Wheat Plasma Membrane Polypeptide-19）基因編碼的小分子蛋白，在植物非生物脅迫過程中發(fā)揮重要作用，但在植物與病原微生物互作過程中的作用尚未研究。該研究通過轉(zhuǎn)錄組分析及RT-qPCR發(fā)現(xiàn)馬鈴薯StPM1在致病疫霉與馬鈴薯的互作中下調(diào)表達，并且StPM1作為感病基因發(fā)揮作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，StPM1可以與馬鈴薯的免疫相關(guān)組分StRbohC互作，并通過液泡介導的蛋白質(zhì)降解途徑影響了StRbohC的蛋白穩(wěn)定性。該研究通過CRISPR/Cas9技術(shù)對馬鈴薯植株進行StPM1的突變，獲得了穩(wěn)定抗馬鈴薯晚疫病的植株，而且該植株生長正常。
植物保護學院博士生畢偉帥為第一作者。植物保護學院徐光遠副教授、竇道龍教授為該論文的共同通訊作者。華南農(nóng)業(yè)大學梁祥修教授、中國農(nóng)業(yè)大學王曉丹副教授、上海師范大學孟祥宗教授參與了該論文研究工作。本研究獲得國家自然科學基金和中國農(nóng)業(yè)大學2115人才培育計劃的資助。
2023年10月8日
來源：中國農(nóng)業(yè)大學
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