水稻病毒病嚴重威脅水稻生產(chǎn)，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(fā)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(yè)農村部發(fā)布的《一類(lèi)農作物病蟲(chóng)害名錄》中。選用抗病品種是防治病毒病最經(jīng)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(chǎn)中除RSV以外的三種病毒都無(wú)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(guò)表達針對病毒基因序列的發(fā)夾，可產(chǎn)生大量特異性靶標降解病毒RNA的siRNA，顯著(zhù)提升植物對病毒的抗性。雖然已有研究通過(guò)RNAi技術(shù)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(wú)同時(shí)針對多種病毒的高抗水稻株系。

 

　　近日，Plant Biotechnology Journal在線(xiàn)發(fā)表了中國農業(yè)科學(xué)院/浙江大學(xué)周雪平團隊聯(lián)合江蘇省農業(yè)科學(xué)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(guò)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(fā)夾，從而獲得了同時(shí)對四種病毒高抗的水稻轉基因株系ZJU-4K。

 

　　研究團隊通過(guò)分析這四種病毒的關(guān)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(fā)夾RNA結構，并通過(guò)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(chǎn)生了大量針對病毒基因保守序列的siRNA。通過(guò)人工接種，研究團隊系統地評價(jià)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(fā)病率和病毒積累量都出現了極顯著(zhù)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(guò)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(gè)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(méi)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(shù)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(lái)，經(jīng)過(guò)適當的生物安全評估，通過(guò)分子輔助選擇，可將ZJU-4K水稻中的發(fā)夾快速轉入其他優(yōu)良品種中，從而提高水稻的抗病毒能力。

 

　　浙江大學(xué)已畢業(yè)博士江蘇省農業(yè)科學(xué)院李晨羊助理研究員為論文第一作者，中國農業(yè)科學(xué)院/浙江大學(xué)周雪平教授和江蘇省農業(yè)科學(xué)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(diǎn)研發(fā)計劃（2023YFD1400300）、現代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設專(zhuān)項等項目的資助。

 

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14334