水稻病毒病严重威胁水稻生产，其中水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）、南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）、水稻条纹病毒（RSV）和水稻齿叶矮缩病毒（RRSV）是我国水稻上发生最严重的四种病毒，SRBSDV侵染导致的南方水稻黑条矮缩病更被列入我国农业农村部发布的《一类农作物病虫害名录》中。选用抗病品种是防治病毒病最经济有效的手段，但由于部分病毒抗性资源缺乏，导致目前生产中除RSV以外的三种病毒都无有效抗病品种。
近日，植物保护研究所水稻病毒病抗性创新团队在中科院一区Top期刊Plant Biotechnology Journal（IF=13.8）在线发表了最新研究成果："Development of a transgenic rice line with strong and broad resistance against four devastating rice viruses through expressing a single hairpin RNA construct"，通过RNA干扰（RNAi）技术创制了同时对RBSDV、SRBSDV、RSV和RRSV高抗的水稻材料。我院植物保护研究所李晨羊助理研究员为论文第一作者，植保所周彤研究员和中国农业科学院/浙江大学周雪平教授为本文的共同通讯作者。
研究团队将针对RBSDV、SRBSDV、RSV和RRSV的融合发夹RNA结构转入水稻（图1a），成功获得了稳定遗传的T4代转基因水稻株系ZJU-4K（图1b）。与野生型受体水稻植株相比，ZJU-4K水稻展现出了对靶标病毒的极高抗性，发病率和病毒积累量都出现了极显著的降低（图1e-l）。特别是针对SRBSDV和RSV，ZJU-4K水稻可以取得近乎于免疫的效果。并且，ZJU-4K水稻与野生型受体之间在植株高度、抽穗期和粒形等农艺性状方面并没有明显差异（图1n），表明ZJU-4K转基因水稻株系具有良好的应用前景。
这项研究展示了RNAi技术在作物抗性定向改良中的巨大潜力，为培育广谱高效的抗病毒作物提供了有效的思路与途径。经过适当的生物安全评估，通过分子辅助选择，可将ZJU-4K水稻中的发夹快速转入其他优良品种中，从而提高水稻的抗病毒能力。
图1. 抗四种病毒的转基因水稻材料的创制。
此外，该团队近期还在病毒学领域专业期刊Virology连续发表了2篇研究论文。第1篇报道了“一类农作物病虫害”南方水稻黑条矮缩病在江苏省的首次流行危害（图2）。植保所李晨羊助理研究员、南京师范大学硕士研究生杨文轩和张源鸣为本文共同第一作者，植保所周彤研究员与南京师范大学许凯教授为共同通讯作者。
图2. 南方水稻黑条矮缩病在江苏省的首次流行危害。
第2篇通过分子辅助标记选择，将团队前期鉴定克隆的首个RBSDV/SRBSDV抗性基因OsAP47导入推广水稻品种，培育出抗性材料“抗黑201”，在病毒侵染时能够有效避免产量损失，为水稻抗性育种提供了良好的中间材料（图3）。植保所林峰副研究员、镇江所景德道研究员和沈阳农业大学硕士研究生张佳元为本文共同第一作者，植保所周彤研究员为通讯作者。
图3. “抗黑201”对SRBSDV的抗性评价。
以上研究得到了国家重点研发计划、江苏省重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省农业科技自主创新等多个项目的资助，以及江苏省食品质量安全重点实验室和国际粳稻联合研究中心的支持。
全文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14334
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042682224000485
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042682224000813