基因编辑技术在水稻抗病基因与育种研究中的应用进展
2021-12-12谭晓菁王忠华吴月燕郑二松徐如梦陈剑平王栩鸣严成其
谭晓菁,王忠华,吴月燕,郑二松,徐如梦,陈剑平,王栩鸣,*,严成其,3,*
(1.浙江万里学院,浙江 宁波 315100; 2.浙江省农业科学院 农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室,浙江 杭州 310021; 3.宁波市农业科学研究院,浙江 宁波 315100)
水稻是世界上重要的粮食作物之一,全球超过30亿人每天食用水稻[1],大约7 000年前我国长江流域就已经开始种植[2]。我国有广大人口以水稻为主食,其固着生长的模式难以避免病虫害的侵袭,病害如白叶枯菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae,Xoo)、稻瘟菌(Magnaportheoryzae)、纹枯菌(Rhizoctoniasolani)等;虫害如二化螟、卷叶螟、褐飞虱、灰飞虱、白背飞虱等,均给水稻生产带来了严重危害[3]。目前,农业生产上的主要手段是通过农药来防治病虫害,但农药的长期使用不仅会污染环境,还会造成谷物品质的下降,同时农药的不当使用还可能导致有害生物的抗药性增强、病虫害加剧[4]。植物的抗病反应受到多种信号通路的调控,其中包括正向调控和负向调控,因此可以考虑通过基因编辑手段敲除部分负调控植物抗病反应的基因来提高植物的抗病性。
近年来,快速发展的基因编辑技术为克服上述矛盾开辟了新道路。主要包括锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)[5],类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)[6],CRISPR/Cas系统(clustered regularly interspaced short palindromicrepeats/CRISPR-associated protein,CRISPR/Cas)[7]、单碱基编辑系统(base editing,BE)和引导编辑系统(prime editing,PE)[8]。利用基因编辑技术可使目的基因发生定向突变,从而获得具有目标性状的突变材料,其效率远超通过自发突变、化学诱变、物理辐射等其他突变方式,基因编辑技术能有效地避免连锁累赘效应,为各物种的基因编辑研究提供了前所未有的便利,因而引起世界研究人员的广泛关注[9]。……
