摘要：水稻（Oryzasativa L.）作为世界主要粮食作物之一，是全球半数以上人口的主粮；但是稻瘟病、白叶枯病、纹枯病等病害严重危害其产量。由纤维素、半纤维素和果胶等交联形成的细胞壁是抵御病原菌入侵的关键屏障，然而维管组织特异性细胞壁在免疫调控中的功能尚未明确。
水稻（Oryza sativa L.）作为世界主要粮食作物之一，是全球半数以上人口的主粮；但是稻瘟病、白叶枯病、纹枯病等病害严重危害其产量。由纤维素、半纤维素和果胶等交联形成的细胞壁是抵御病原菌入侵的关键屏障，然而维管组织特异性细胞壁在免疫调控中的功能尚未明确。细胞壁中半纤维素与植物免疫之间存在密切的联系，其中，水稻类纤维素合成酶基因CSLC参与半纤维素合成，表明CSLC可能在植物免疫反应中起重要作用。此外，编辑基因5'非编码区能够精细调控基因的表达，可以在不改变主要优异性状的情况下改良较差的性状，获得综合性状优异的新材料。近日，四川农业大学陈学伟/李伟滔课题组在
The Crop Journal在线发表了题为 “Targeted deletion of theOsCSLC35′ UTR improves disease resistance and agronomic traits in rice” 的研究简报，介绍了最新研究结果。研究发现，水稻类纤维素合成酶基因OsCSLC3在维管束中特异表达。过量表达OsCSLC3增加了半纤维素的含量，提升了水稻对稻瘟病的抗性（图1），但降低了水稻株高、每穗粒数和千粒重。为了提升该基因的综合效用，研究者利用CRISPR/Cas9技术对OsCSLC3的5'非编码区内一个富含顺式作用调控元件的保守区域进行了定向删除（从-575 bp至-824 bp），由此提高了OsCSLC3的转录水平和半纤维素含量，增强了稻瘟病抗性，并改善了株高，提升了有效分蘖数和千粒重（图2）。研究不仅揭示了半纤维素在植物免疫反应中的重要作用，也为定向编辑基因5'非编码区协同改良作物抗病性与农艺性状提供了理论依据。
图1 OsCSLC3在调控稻瘟病抗性中的作用
图2 靶向删除OsCSLC3的5'非编码区对抗病性和关键农艺性状的影响
四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室、水稻研究所的石浩（已毕业硕士研究生，现西北农林科技大学在读博士研究生）、在读博士研究生熊君和柳雨辰、尹俊杰副教授和何开伟博士为共同第一作者，陈学伟教授和李伟滔教授为共同通讯作者。该研究得到农业生物育种重大专项（2022ZD04002）、国家自然科学基金（32121003、32425005）和四川省自然科学基金（2023NSFSC0005）等项目资助。
来源：黑兔说科学
