白叶枯致病菌IV/V型的致病机理及基因编辑技术在抗性育种中的初步应用

Bacterial blight of rice, which affects the yield and quality of rice severely, is one of the most devastating diseases of rice. Resistance (R) genes have been utilized in resistant rice breeding for a long time and the mechanims underneath the resistance response induced by R genes have been well investigated. However, the study on the generation of resistant rice by editing the susceptible gene are relatively less explored. In this project, firstly, we want to clone the tal from IV/V Xathomonas genome and identify TAL effector target genes in rice; subsequently, in order to generate rice plants that are resistant to IV/V Xanthomonas, we will destruct the effector-binding element in the promoter region of susceptible genes, which will prevent the activation of susceptible genes by TAL effectors. The accomplishment of this project will not only provide us a better understanding of the molecular mechanism underneath the interaction between rice and Xanthomonas, but also provide more genetic resource for resistant rice breeding and apply gene-editing technology in generating resistant rice plants.

白叶枯病是水稻生产中最严重的病害之一，严重制约着水稻的高产、稳产和米质。白叶枯抗性基因长期被应用在抗性水稻的培育中,其抗性机制的研究也相对深入，然而通过基因编辑感病基因使水稻获得白叶枯抗性的研究相对较少。本项目拟通过：（1）克隆白叶枯致病型IV/V型病菌的TAL致病效应子基因，找到TAL在水稻中相对应的感病基因；（2）运用基因编辑技术破坏感病基因启动子区域TAL效应子的顺式结合元件导致感病基因不能被激活，从而产生具有白叶枯抗性的水稻。本项目的成功实施能为深入了解水稻与白叶枯病菌之间相互作用的分子机制提供更多的理论基础，能在实践上为南方稻区白叶枯抗性水稻培育提供更精准的信息和新的抗性资源，并将基因编辑技术初步应用到白叶枯抗性水稻的培育中。

白叶枯病是水稻生产中最严重的病害之一，严重制约着水稻的高产、稳产和米质。华南地区的主要毒性白叶枯病菌为IV型和V型菌，为水稻粮食安全带来隐患。.本项目通过建库克隆白叶枯致病型IV和V型病菌的主要致病因子-TAL效应子基因（tal）以为后续解析白叶枯病菌与水稻之间的相互关系打下基础,并且通过基因编辑技术创制白叶枯抗性水稻。.目前为止，项目获得的主要结果包括：（1）分别从IV和V型菌中克隆得到15和14个tal基因，并且初步鉴定到其中两个TAL效应子在水稻IRBB10A上引起感病反应；（2）鉴定到IV/V型菌在水稻中的主要感病基因为OsSWEET14；（3）通过基因编辑技术破坏OsSWEET14的编码区域获得对IV和V型菌都具有强抗性并且正常生长发育的水稻材料。.tals的克隆可以为后续深入解析白叶枯病菌与水稻之间的互作分子机制打下坚实的基础。同时，基因编辑水稻材料的创制一方面说明这种破坏OsSWEET14编码区来获得白叶枯抗性的策略可行，另一方面也可以作为一种新型抗性资源的储备。