水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)和南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)分别由灰飞虱和白背飞虱传播,水稻染病后表现严重矮缩滞育、结实率低等症状,甚至造成死苗和绝产。SRBSDV与稻瘟病一起被农业农村部列为水稻上仅有的两个一类农作物病虫害,也是一类农作物病虫害中唯一的病毒病害(http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/ 2020 - 09/17 / content_5544165.htm)。然而,由于高抗稳定抗源的缺乏使得水稻抗病育种一直未能取得突破。此外,到目前为止,尚未在水稻中克隆出这两种病毒病抗性基因,导致其抗病分子机制不清楚。
为了突破水稻抗病育种和抗病分子机制研究的技术瓶颈,植保所水稻病毒病抗性创新团队联合广东农科院和国际水稻所组成国际合作研究团队,充分利用国内团队在水稻病毒病抗性表型鉴定体系、水稻基因组研究基础上深厚的基础和国际团队丰富多样的稻种资源,开展抗源的挖掘和抗病基因鉴定研究,取得突破性进展。
通过来自56个国家的500多份多样性水稻种质重病区自然鉴定和人工接种鉴定、病毒累积检测和排除昆虫抗性试验,成功鉴定出目前对RBSDV抗性最强的品种W44(图1);通过全基因组关联分析、基因差异表达分析、序列比对、基因功能注释和转基因验证,确认了天冬氨酸蛋白酶基因OsAP47为主效QTL qRBSDV6-1的功能基因。这也是国际上,第一个被克隆和功能验证的水稻RBSDV和SRBSDV抗性基因(已申请国家发明专利);进一步对测试的500多份种质和3000份测序水稻的比较基因组分析表明,OsAP47的抗病单倍型仅存在南亚和西非的少数籼稻地方品种种,对全世界的品种改良具有重要意义(图2)。
上述研究结果以“An aspartic protease 47 causes quantitative recessive resistance to rice black-streaked dwarf virus disease and southern rice black-streaked dwarf virus disease”为题发表在New Phytologist (影响因子10.15,中科院1区TOP期刊)。江苏农科院植物保护研究所为第一通讯单位,江苏农科院王招云博士与广东农科院周炼博士为该论文的共同第一作者,国际水稻研究所的Hei Leung教授和云南农业大学的王云月教授也参与了本项工作。本研究得到了国家自然科学基金-国际(地区)合作与交流(31761143012)等项目的资助,也是我院国际水稻所-江苏省农业科学院联合实验室建立以来的又一重要产出。
原文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17961