白粉病是严重危害葡萄生产的重要真菌病害，常导致严重减产甚至绝收，造成巨大经济损失。广泛栽培的欧亚种葡萄品质优良，但对白粉病缺乏有效的抗性。为获得抗病能力，传统育种依赖于单抗（R）基因的部署。然而，这一策略很容易被不断进化的病原体所克服。失活感病（S）基因是赋予作物广谱持久抗性的有效途径。但植物感病基因通常具有重要的基础生理功能，其突变在赋予抗性的同时也给植物生长发育带来多种负面效应，从而极大限制了感病基因在植物抗病育种中的应用。
近日，我院葡萄种质资源与遗传育种团队文颖强教授课题组在 Plant Physiology 在线发表了题为“Chimeric mutations in grapevine ENHANCED DISEASE RESISTANCE1 improve resistance to powdery mildew without growth penalty”的研究论文。该研究发现葡萄感病基因 EDR1 嵌合编辑株系中 EDR1 时空动态突变提高葡萄白粉病抗性而不影响植株生长。
EDR1（ENHANCED DISEASE RESISTANCE1）编码一个Raf类蛋白激酶，负调控植物对白粉病的抗性。该研究创制了葡萄 EDR1 基因编辑材料，发现其功能缺失突变体严重影响了葡萄植株生长。纯合和双等位基因编辑的葡萄 EDR1 突变体发生严重的过敏性坏死，难以存活，而嵌合编辑的突变体植株生长健壮与野生型无差异，且叶片对白粉病具有极强的抗性。
进一步对 EDR1 嵌合编辑株系各组织器官高通量测序发现， EDR1 在芽和新产生的不定根和气生根中几乎没有检测到突变，表明分生组织中 EDR1 保持了野生型状态，使得分生组织的细胞能够正常分裂分化，维持植株生长； EDR1 在幼嫩叶片中只发生了少量突变，之后随叶龄增加突变不断增多，积累了大量突变的成熟叶片对葡萄白粉病具有极强的抗性。此外，对嵌合编辑株系进行了扦插繁殖，发现无性系克隆继承了母株这种嵌合突变特性。综上所述，嵌合编辑株系维持了 EDR1 突变的动态稳定，赋予了葡萄成熟叶片对白粉病的抗性且不影响植株生长，为葡萄抗性育种提供了新的见解。
我院文颖强教授为论文通讯作者，已毕业博士研究生余雪娜和郭晔为共同第一作者。我院冯嘉玥副教授和北京市农林科学院徐香楠博士参与了本项研究。本研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等项目资助。
原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiae169/7632605?searchresult=1
