TAG | 浙江大学/中国水稻研究所利用基因编辑培育出抗生长素类除草剂水稻新种质

近日，浙江大学联合中国水稻研究所等团队在Theoretical and Applied Genetics杂志发表了题为“Creation of new rice germplasm with cross-resistance to auxin herbicides picloram and dicamba by genome editing ofOsAFB4”的研究论文，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术成功培育出对两种生长素类除草剂（ 毒莠定和麦草畏）具有交叉抗性的水稻新种质，为解决稻田杂草防治难题提供了一种新方案。

研究团队选取优质粳稻品种“嘉禾212”为材料，靶向编辑水稻生长素受体基因OsAFB4。通过设计双gRNA引导的CRISPR/Cas9系统，成功获得4个纯合突变系。其中Osafb4-13株系在去除转基因成分后，仍保持稳定的除草剂抗性。水培实验显示，突变体在10 μM 毒莠定和1 μM麦草畏处理下，茎根伸长率仍保持在80110%，而野生型水稻生长抑制达4050%。同时，突变体的叶绿素含量在除草剂胁迫下仍维持正常水平。研究发现，OsAFB4蛋白通过调控OsIAA1/3/9/20等生长素响应基因的表达介导除草剂敏感性。当突变体接触除草剂时，这些基因的表达被显著抑制。启动子活性实验证实，除草剂会特异性诱导OsAFB4基因在茎尖组织的高表达。该调控途径使得突变体既能抵抗除草剂伤害，又不影响其正常的生长发育。田间试验显示，Osafb4-13株系经1080克/公顷毒莠定和1000克/公顷麦草畏分别喷洒后，穗粒数、分蘖数、千粒重等指标与未处理组均无显著差异，单株产量保持稳定。相比之下，野生型水稻的产量下降显著。该成果首次实现了通过单基因编辑赋予水稻对两种除草剂的交叉抗性，且不含外源转基因成分。合成生长素类除草剂因其低毒、抗性发展慢等优点，全球农业用量位列第三。该研究为水稻抗除草剂育种提供了全新种质资源，有望减少除草剂使用量，降低环境污染风险。目前团队正在进一步优化技术，推动该成果向产业化应用迈进。

田间试验显示OsAFB4基因编辑水稻株系喷施抗生长素类除草剂后单株产量保持稳定

论文第一作者为浙江大学硕士生魏皓楠，通讯作者为浙江大学生命科学学院的边红武副教授和中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室的高振宇研究员。该研究获得国家自然科学基金、浙江省重点研发计划、浙江省自然科学基金等项目资助，相关技术已申请专利保护。

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s00122-025-05068-7