利用CRISPR/Cas9基因编辑技术培育抗褐条病木薯

木薯是非洲主要的粮食作物，而木薯褐条病(CBSD)是严重影响非洲木薯产量的主要病害之一。木薯褐条病(CBSD)是由马铃薯Y病毒家族的两种RNA病毒--木薯褐条病毒(CBSV)和乌干达木薯褐条病毒(UCBSV)引起的。美国的科研人员利用CRISPR/Cas9技术对木薯eIF4E亚型nCBP-1和nCBP-2进行基因编辑，可降低木薯褐条病的发病率和减轻危害症状。由于马铃薯Y病毒的致病过程需要病毒基因组连接蛋白(VPg)和宿主真核翻译起始因子4E(eIF4E)亚型的相互作用。木薯的eIF4E蛋白有5个成员，分别是eIF4E、eIF(iso)4E-1、eIF(iso)4E-2、新型帽结合蛋白nCBP-1和nCBP-2。通过蛋白质互作实验发现，木薯VPg蛋白与两个nCBP蛋白发生互作。科研人员利用CRISPR/cas9介导的基因组编辑技术，在木薯品种60444中获得了ncbp-1、ncbp-2和ncbp-1/ncbp-2突变体。对突变型植株接种木薯褐条病毒进行抗病性鉴定，结果表明，ncbp-1/ncbp-2双突变植株的木薯褐条病的发病率明显降低，为害症状明显减弱。与野生型对照相比，研究认为，为害症状的减弱与木薯贮藏根中的病毒浓度有关。这项研究也证明了在木薯中可以同时修饰多个基因以实现对CBSD的抗病性。未来还将进一步研究其余eIF4E亚型对CBSD的作用，并用于木薯抗病选育研究。