PBJ | 编辑一个基因使甜瓜同时产生病毒抗性增强和雄性不育表型！

近日，西班牙国家研究委员会塞古拉应用土壤生物学研究所（CEBAS-CSIC）的Miguel A. Aranda研究员在国际知名期刊Plant Biotechnology Journal上发表题为“Editing melon eIF4E associates with virus resistance and male sterility”的文章，该研究对甜瓜的eIF4E基因进行编辑，并获得了在第一个外显子上发生单碱基缺失的T0株系，该基因的纯合突变株系表现出对病毒的抗性增强及雄性不育的表型。

由病毒引起的植物病害严重影响作物产量和品质，并且因为抗性资源稀缺而难以防止。因此寻找病毒的遗传抗性来源并将其应用与育种是防治病毒病害的关键。植物病毒是专性寄生物，它们利用宿主细胞机制完成其生命周期。目前鉴定到的植物病毒隐性抗性基因主要有真核生物起始转录因子eIF 4E，4G及其变体。eIF4E通过与真核mRNA的5’m7G帽结构结合，在真核mRNA翻译启动过程中发挥关键作用。目前报道的一系列与马铃薯y病毒组的隐性抗性相关的自然突变体都与eIF4E或eIFiso4E有关，因为这些自然突变通常使马铃薯y病毒蛋白无法与其互作。并且在动植物有关的研究报道中，不同细胞类型特有的eIF4因子复合物对生殖细胞和胚胎的命运有很大的影响。

本研究通过农杆菌转化法对eIF4E进行基因编辑，获得了3个独立转化株系，其中两个株系产生了单碱基的缺失，造成了该基因的提前终止。该基因的纯合突变对马铃薯y病毒组MWMV病毒表现出较强的抗性，但是杂合株系和野生型抗性不强，这与之前eIF4E的RNA干涉植株表现一致。并且纯合突变体的花瓣更小，颜色更淡，花药大而白，无成熟花粉粒，花药不开裂，表现为完全雄性不育。进一步比较野生型和纯合突变体的花药结构，发现在花药发育的第9-12阶段，二者出现较明显差异，突变体的微孔细胞和绒毡层均出现减数分裂异常发育，且绒毡层降解时间与野生型有明显差异。RNA-seq分析表明，突变体中花粉发育的关键基因表达下调，这些雄性发育相关的基因可能受到eIF4E特异地识别，因此突变体中这些基因的mRNA翻译起始受到抑制。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13885

转自：植物生物技术Pbj

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