水稻病毒病嚴重威脅水稻生產，其中水稻黑條矮縮病毒（RBSDV）、南方水稻黑條矮縮病毒（SRBSDV）、水稻條紋病毒（RSV）和水稻齒葉矮縮病毒（RRSV）是我國水稻上發生最嚴重的四種病毒， SRBSDV侵染導致的南方水稻黑條矮縮病更被列入我國農業農村部發布的《一類農作物病蟲害名錄》中。選用抗病品種是防治病毒病最經濟有效的手段，但由于部分病毒抗性資源缺乏，導致目前生產中除RSV以外的三種病毒都無有效抗病品種。
RNA干擾（RNAi）是植物抵抗病毒侵染最重要的途徑之一，也是人工定向改良作物對病毒抗性的有效手段。通過表達針對病毒基因序列的發夾，可產生大量特異性靶標降解病毒RNA的siRNA，顯著提升植物對病毒的抗性。雖然已有研究通過RNAi技術獲得了對病毒高抗的水稻株系，但以往獲得的株系都是針對單一病毒，尚無同時針對多種病毒的高抗水稻株系。
近日，Plant Biotechnology Journal在線發表了中國農業科學院/浙江大學周雪平團隊聯合江蘇省農業科學院周彤團隊的最新研究成果： “Development of a transgenic rice line with strong and broad resistance against four devastating rice viruses through expressing a single hairpin RNA construct” ，報道了通過RNAi在水稻中轉基因表達了針對RBSDV、SRBSDV、RSV和RRSV四種病毒基因序列的融合發夾，從而獲得了同時對四種病毒高抗的水稻轉基因株系ZJU-4K。
研究團隊通過分析這四種病毒的關鍵蛋白編碼序列，分別從中克隆出300 bp的保守片段，將它們融合成單一的發夾RNA結構，并通過農桿菌介導的方式轉化水稻愈傷。在篩選鑒定后，成功獲得了穩定遺傳的T4代轉基因水稻株系ZJU-4K。小RNA測序結合RT-qPCR檢測表明ZJU-4K水稻植株中穩定產生了大量針對病毒基因保守序列的siRNA。通過人工接種，研究團隊系統地評價了ZJU-4K水稻對RBSDV、SRBSDV、RSV、RRSV四種靶標病毒的抗性。與野生型受體水稻植株相比，ZJU-4K水稻展現出了對靶標病毒的極高抗性，發病率和病毒積累量都出現了極顯著的降低。特別是針對SRBSDV和RSV，ZJU-4K水稻可以取得近乎于免疫的效果。
通過重新測序ZJU-4K植株的基因組結合PCR驗證，確認T-DNA序列作為單拷貝插入到水稻1號染色體的一個基因間隔區上。并且，ZJU-4K水稻與野生型受體之間在植株高度、抽穗期和粒形等農藝性狀方面并沒有明顯差異，表明ZJU-4K轉基因水稻株系具有良好的應用前景。
這項研究展示了RNAi技術在作物抗性定向改良中的巨大潛力，為培育廣譜高效的抗病毒作物提供了有效的思路與途徑。T5代轉基因水稻的中間試驗也表面，轉基因水稻在田間高抗四種水稻病。在未來，經過適當的生物安全評估，通過分子輔助選擇，可將ZJU-4K水稻中的發夾快速轉入其他優良品種中，從而提高水稻的抗病毒能力。
浙江大學已畢業博士江蘇省農業科學院李晨羊助理研究員為論文第一作者，中國農業科學院/浙江大學周雪平教授和江蘇省農業科學院周彤研究員為本文的共同通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃（2023YFD1400300）、現代農業產業技術體系建設專項等項目的資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14334
日期：2024-03-25
RNA干擾（RNAi）是植物抵抗病毒侵染最重要的途徑之一，也是人工定向改良作物對病毒抗性的有效手段。通過表達針對病毒基因序列的發夾，可產生大量特異性靶標降解病毒RNA的siRNA，顯著提升植物對病毒的抗性。雖然已有研究通過RNAi技術獲得了對病毒高抗的水稻株系，但以往獲得的株系都是針對單一病毒，尚無同時針對多種病毒的高抗水稻株系。
近日，Plant Biotechnology Journal在線發表了中國農業科學院/浙江大學周雪平團隊聯合江蘇省農業科學院周彤團隊的最新研究成果： “Development of a transgenic rice line with strong and broad resistance against four devastating rice viruses through expressing a single hairpin RNA construct” ，報道了通過RNAi在水稻中轉基因表達了針對RBSDV、SRBSDV、RSV和RRSV四種病毒基因序列的融合發夾，從而獲得了同時對四種病毒高抗的水稻轉基因株系ZJU-4K。
研究團隊通過分析這四種病毒的關鍵蛋白編碼序列，分別從中克隆出300 bp的保守片段，將它們融合成單一的發夾RNA結構，并通過農桿菌介導的方式轉化水稻愈傷。在篩選鑒定后，成功獲得了穩定遺傳的T4代轉基因水稻株系ZJU-4K。小RNA測序結合RT-qPCR檢測表明ZJU-4K水稻植株中穩定產生了大量針對病毒基因保守序列的siRNA。通過人工接種，研究團隊系統地評價了ZJU-4K水稻對RBSDV、SRBSDV、RSV、RRSV四種靶標病毒的抗性。與野生型受體水稻植株相比，ZJU-4K水稻展現出了對靶標病毒的極高抗性，發病率和病毒積累量都出現了極顯著的降低。特別是針對SRBSDV和RSV，ZJU-4K水稻可以取得近乎于免疫的效果。
通過重新測序ZJU-4K植株的基因組結合PCR驗證，確認T-DNA序列作為單拷貝插入到水稻1號染色體的一個基因間隔區上。并且，ZJU-4K水稻與野生型受體之間在植株高度、抽穗期和粒形等農藝性狀方面并沒有明顯差異，表明ZJU-4K轉基因水稻株系具有良好的應用前景。
這項研究展示了RNAi技術在作物抗性定向改良中的巨大潛力，為培育廣譜高效的抗病毒作物提供了有效的思路與途徑。T5代轉基因水稻的中間試驗也表面，轉基因水稻在田間高抗四種水稻病。在未來，經過適當的生物安全評估，通過分子輔助選擇，可將ZJU-4K水稻中的發夾快速轉入其他優良品種中，從而提高水稻的抗病毒能力。
浙江大學已畢業博士江蘇省農業科學院李晨羊助理研究員為論文第一作者，中國農業科學院/浙江大學周雪平教授和江蘇省農業科學院周彤研究員為本文的共同通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃（2023YFD1400300）、現代農業產業技術體系建設專項等項目的資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14334
日期：2024-03-25
