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白叶枯病和条斑病是水稻的重要病害，它们分别由水稻黄单胞菌 （Xanthomonas oryzae） 的两个致病变种水稻白叶枯病菌 （X. o. pv. oryzae，Xoo） 和水稻条斑病菌 （X. o. pv. oryzicola，Xoc） 引起。近年来科研人员发现水稻有些重要基因分别是这两种病害的感病基因，如编码蔗糖转运蛋白的OsSWEET11和OsSWEET14基因是白叶枯病的感病基因，编码硫酸盐转运蛋白的OsSULTR3;6基因是条斑病的感病基因。Xoo和Xoc侵染水稻需要诱导这些基因高表达。它们分泌一种 类 转录激活因子效应蛋白 （Transcription activator-like effectors, TALEs） 到水稻细胞，这些效应蛋白能识别和结合感病基因启动子区的特异结合元件 （TALE binding elements, EBEs） ，诱导感病基因的高表达。通过改变EBEs的序列，使病菌分泌的TALEs不能再结合到感病基因启动子区，即可阻遏感病基因被诱导，提高水稻的抗病性。

近期，亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西大学分室、广西大学生命科学学院唐纪良和黄胜教授团队在RICE在线发表了题为Engineering resistance to bacterial blight and bacterial leaf streak in rice的研究论文。该团队利用基因编辑技术 （CRISPR/Cas9） 对同一水稻的OsSWEET11、OsSWEET14和 OsSULTR3;6 三个感病基因的EBEs进行依次编辑和筛选，获得了OsSWEET11、OsSWEET14和 OsSULTR3;6 仍能正常表达但不再被TALEs结合及诱导的水稻品系。实验结果表明这些水稻新种质既抗白叶枯病也抗条斑病，而且其它生物学性状正常。该工作为进一步培育优良的水稻抗病新品种奠定了基础。

研究人员利用基因编辑技术对水稻品种桂红1号和中花11的感病基因OsSWET11、OsSWEET14和 OsSULTR3;6的EBEs进行编辑，通过筛选和鉴定获得了EBEs被编辑且不含转基因标签的基因编辑水稻品系GT0105 （来自桂红1号） 和ZT0918 （来自中花11） ，进一步检测未发现GT0105和ZT0918存在非特异性切割突变。

图 1 水稻EBEs编辑位点情况（A）及转基因标签的检测（B）

进一步研究表明，获得的水稻品系GT0105和ZT0918中的OsSWEET11、OsSWEET14和 OsSULTR3;6的EBEs被编辑后，在受到Xoo和Xoc侵染时都能逃逸相应TALEs的诱导。两个品系对Xoo PXO99 A 、Xoo K74 和Xoc GX01菌株的抗性都显著提高。

图 2 基因编辑水稻的抗病性（a, b）和感病基因表达量（c）检测结果

检测结果显示，基因编辑水稻品系GT0105和ZT0918的株高、穗长、千粒重、育性等重要农艺性状与其相应的亲本之间无显著差异。

图 3 基因编辑水稻农艺性状的检测

广西大学生科院博士研究生倪哲、博士后曹永强为该论文的共同第一作者，唐纪良和黄胜教授为共同通信作者。该研究得到了国家重点研发计划 、国家自然科学基金 、广西八桂学者计划 的资助。

原文地址：

https://thericejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s12284-021-00482-z