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利用基因編輯技術研究“花不落”表型。圖片來源：揚州大學

近日，揚州大學教授王幼平課題組利用基因編輯技術創(chuàng)制了花瓣不掉落的油菜新種質。該新品種不僅能夠顯著抑制油菜菌核病的發(fā)生率，而且可以延長油菜的觀花期，有助于促進油菜作物經(jīng)濟和社會效益的“雙提升”。相關研究結果發(fā)表于《植物生理學》。

作為一種“可食地景”，油菜不僅是我國第一大油料作物，占國產(chǎn)食用植物油的50%以上，而且也是重要的蜜源植物，具有很好的觀賞性。菌核病是油菜的第一大病害，俗稱油菜的“癌癥”。它通常在油菜開花時期大面積爆發(fā)，患病后掉落的花瓣能加速核盤菌的傳播與繁殖。因此，阻斷或減輕核盤菌傳播是解決油菜菌核病的有效手段之一。

擬南芥中的研究表明IDA能夠調控花器官的脫落。王幼平團隊通過轉錄組分析發(fā)現(xiàn)，擬南芥IDA基因在甘藍型油菜中共有5個拷貝，其中僅有BnC06.IDA 和BnA07.IDA在油菜花器官離層區(qū)表達。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術敲除BnIDA基因，發(fā)現(xiàn)只有同時敲除BnC06.IDA 和BnA07.IDA后，油菜植株才出現(xiàn)“花不落”的表型。王幼平表示，這表明BnC06.IDA和BnA07.IDA存在功能冗余性，同時調控花器官脫落。

進一步的細胞學觀察發(fā)現(xiàn)，野生型材料花器官脫落后離層區(qū)細胞變大變圓，離層區(qū)表面覆蓋有富含阿拉伯半乳聚糖的白色物質，而bna07.ida和bnc06.ida突變體的花器官離層區(qū)細胞發(fā)育受阻。將核盤菌菌絲液涂抹在還未掉落的花瓣上，發(fā)現(xiàn)野生型植株的帶菌花瓣掉落到葉片后基本上都引起了葉片發(fā)病，而bna07.ida和bnc06.ida突變體上花瓣未掉落，未引起葉片出現(xiàn)病斑；同時由于植株上層濕度較低，花瓣上的菌絲未侵染角果。

此外，研究人員還開發(fā)了BnIDA等位基因特異的分子標記，可用于油菜“花不落”分子標記輔助選擇育種，對進一步提升油菜產(chǎn)能提供了關鍵基因資源。