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发明专利号：***

专利授权日：2020-09-21

专利权归属单位：中国农业科学院作物科学研究所

发明人：赵开军，卫正、王春连、高英、纪志远

专利说明书摘要：本发明公开一种通过基因编辑培育抗白叶枯病水稻的方法。其是利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，将抗白叶枯病基因Xa23启动子的EBEAvrXa23序列引入水稻xa23位点的上游启动子区，使xa23获得白叶枯病菌诱导表达的能力，从而提高水稻的白叶枯病抗性。所述xa23位点是Xa23的等位基因，其含有Xa23编码区但因其启动子区缺乏EBEAvrXa23序列而不能转录表达。所述方法可以广泛应用于水稻抗病育种，对水稻遗传育种和生产具有重大应用前景。

技术原理及效果：据中国农业科学院最新消息，该院作物科学研究所水稻抗病基因挖掘与利用创新组，利用基因编辑技术启动抗性蛋白，成功将感病品种水稻转变成广谱高抗白叶枯病的水稻品种，创制了广谱高抗白叶枯病水稻培育的新途径，为有效利用重要的基因核心元件提供了模型。相关研究成果发表于《分子植物(Molecular Plant)》。

       创新组负责人、中国农科院作科所研究员赵开军介绍，水稻白叶枯病是世界范围内的毁灭性细菌病害。水稻抗白叶枯病基因Xa23是我国科学家从国内野生稻资源中发掘的，是育种家公认的目前最好用的广谱抗白叶枯病基因，携带Xa23基因的水稻表现出非常广谱的白叶枯病抗性。但是，Xa23平时不表达（否则植株会死掉），只是在面临病原菌侵染时立刻启动表达，编码出强悍的抗病蛋白XA23，该小蛋白直接快速杀死被感染的水稻细胞，断绝病原菌的营养供给，从而“饿死”病原菌，保护了其他未被侵染的水稻细胞，最终实现高度抗病。尽管Xa23基因源自野生稻，但其开放读码框在栽培稻品种中广泛存在，只是其启动子区缺少能监测病原菌的元件，因此在面临白叶枯病菌侵染时，Xa23不能启动表达，所以表现出感病。

       该项研究利用CRISPR/Cas9介导的同源重组技术，把监测病原菌的启动子元件定点插入到原本感白叶枯病的水稻品种的基因组中，创制出了对供试的20个白叶枯病菌小种全部高抗的基因编辑株系，证明了可以在一年内（两个世代）将一个“感病品种”转变成广谱高抗白叶枯病的水稻品种，而且原品种的株高、旗叶长宽、穗数、穗长、结实率、千粒重、单株产量等性状不受影响。这是对水稻白叶枯病抗性优异基因Xa23和新兴的基因组编辑技术在水稻改良中应用的重大扩展，为有效利用重要的基因核心元件提供了模型。（科技日报：瞿剑，2021-05-14，原标题：基因编辑启动抗性蛋白感病水稻变身抗病水稻）