广西大学农学院硕士生以第一作者身份在一区Top期刊（IF5y=7.6）上发表研究成果

近日，广西大学姚伟教授研究团队在植物科学领域经典期刊《Plant, Cell & Environment》（中科院一区TOP期刊，5年影响因子7.6）上发表题为“Enhanced resistance to pokkah boeng disease in sugarcane through host-induced gene silencing targeting FsCYP51 in Fusarium sacchari”的研究论文，首次证实了宿主诱导基因沉默（Host induced gene silencing，HIGS）技术应用于甘蔗抗梢腐病生物育种的可行性，并成功获得了对甘蔗镰孢菌表现出显著且持久抗性的甘蔗新种质。

甘蔗梢腐病（Pokah Boeng Disease，PBD），由甘蔗镰孢菌（Fusarium sacchari）引发，已成为我国蔗区的主要真菌性病害，严重影响甘蔗产量和蔗糖品质。目前，防治手段主要依赖化学防治和种植抗病品种。然而，化学防治易导致环境污染，且随着镰孢菌耐药性的增强，其效果已大幅下降。因此，选育和推广抗梢腐病甘蔗品种成为控制该病最有效、经济且环保的途径。但由于研究基础薄弱，现有防控手段单一，抗病品种匮乏。

HIGS技术，作为一种新兴的病害控制方法，通过在宿主中表达靶向病原菌基因的RNA干扰载体，实现病原靶标基因沉默，从而赋予宿主对病原菌的抗性。该技术具有高度靶向性和低环境影响，已成为作物抗病育种研究的新热点。尽管在部分作物中已有应用，但在甘蔗中通过HIGS技术控制梢腐病尚属首次。研究团队发现，同时沉默甘蔗镰孢菌中的FsCYP51的三个基因（FsCYP51A、FsCYP51B和FsCYP51C）可显著抑制病原菌的生长、发育和毒力。以中蔗1号甘蔗材料为底盘，利用基因枪介导法进行甘蔗遗传转化，成功构建了以FsCYP51基因为靶标的HIGS转基因甘蔗植株，并通过鉴定获得了7个转基因甘蔗株系。室内接种试验和田间抗性试验结果表明，这些转基因株系均具有显著的梢腐病抗性。此外，田间试验显示，转基因甘蔗株系因甘蔗梢腐病造成的产量损失明显减少。本研究为首次利用HIGS技术靶向沉默甘蔗镰孢菌中的 FsCYP51基因家族，成功抑制了甘蔗梢腐病感染，并培育出抗梢腐病甘蔗株系。这一突破行成果为今后选育具有较强抗真菌性病害的甘蔗品种提供了明确的指导和切实可行的途径。

广西大学农学院硕士研究生银柳玉和周宇明、青年教师黄振博士为论文的共同第一作者，姚伟教授、张木清教授和张积森教授为论文的共同通讯作者，陈保善教授、胡琴副教授、暴怡雪副教授、段真珍老师、硕士研究生邸若琳和卢敏燕等参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金和广西重点研发计划等项目的资助。

图1 HIGS技术介导的抗病转基因甘蔗株系获得与检测

图2 转基因甘蔗植株的抗病性测定与分析

图3 抗梢腐病转基因甘蔗的田间抗病表现

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http://doi.org/10.1111/pce.15392