Nature Biotechnology|五个转基因盒提高了小麦抗锈病能力

约翰·英因斯中心的研究人员帮助开发了开拓性的基因堆叠技术，以应对小麦锈病日益严重的威胁。 澳大利亚国家科学机构CSIRO的研究人员领导了国际合作，通过将抗病基因“堆叠”在一起，开发出具有更强，甚至更持久的抗锈病抗性水平的小麦。 这代表了相对于常规小麦育种方案的重大进步，在常规育种方案中，单个抗性基因被逐一添加。 研究人员开发了结合并插入五个不同小麦抗性基因的新型遗传技术。

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根据发表在《自然生物技术》上的结果，这种结合可以防止植物在随后的繁殖世代中分离。 

CSIRO首席研究员Mick Ayliffe博士说：“我们的方法就像在门上放了五把锁，您很难进入。严格的现场测试表明，我们的基因堆栈方法为我们所针对的锈病病原体提供了全面的保护 。” 小麦提供了全球约20％的卡路里摄入量，因此保护作物对世界粮食安全至关重要，谷物锈病也影响大麦，燕麦，黑麦和黑小麦的作物。

由于锈病是一个全球性问题，它需要与CSIRO，明尼苏达大学，奥尔胡斯大学，约翰·英内斯中心，USDA，新疆大学的研究人员组成的团队进行国际合作，并由2Blades基金会资助。 科学家使用一种称为MutRenSeq的技术克隆了五个抗性基因中的两个抗性基因，该技术可快速检测小麦中的抗性基因。

约翰·因内斯中心的布兰德·沃尔夫夫博士（开发这项技术的研究人员之一）说： “很高兴看到我们帮助克隆的两个基因已在小麦的第一批中使用。令人兴奋的是，因为它表明该技术有效；如果出现新的茎锈病流行，我们现在将拥有一个 对于那些反对使用转基因作物的人来说，当您拥有一个如此优雅的解决方案，以新颖的方式利用小麦的基因来保护小麦时，反对这一挑战就变得更加困难。” 

正在使用基因组编辑工具为小麦开发未来的基因堆栈，以生产抗性作物，在美国等一些国家可能将其视为非转基因作物（转基因作物）。

小麦茎锈病在英国是一种历史性疾病，在英国已不存在60年，但由于气候变化和现代小麦品种缺乏抗药性，它已成为一种新出现的威胁。 小麦锈病会迅速发生突变，从而使小麦育种者难以使用常规育种快速做出反应。 但是，在基因堆栈中一起编译的多个基因可以增强小麦的防御能力，并且可以更快地进行部署。 

Ayliffe博士说，这项研究针对茎锈病，但是同样的技术也可以用于对抗条锈病和叶锈病，并且可以在现有的不同小麦品种中增加抗病性。

他补充说：“我们还不知道这种新的基因堆叠技术的局限性。我们目前具有八个抗性基因的更大的遗传堆叠，因此可以提供更多的防锈保护。” 《五转基因盒赋予小麦抗真菌锈病病原菌的广谱抗性》，发表在《自然生物技术》上。

More information: Ming Luo et al. A five-transgene cassette confers broad-spectrum resistance to a fungal rust pathogen in wheat, Nature Biotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41587-020-00770-x

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