國際頂級學術期刊《自然·遺傳學》(Nature Genetics)9月1日在線發表了中國農科院油料所油料作物基因組學與抗病性改良創新團隊的重大研究成果，該成果在國際上首次揭示了油菜、白菜、甘藍等十字花科作物中由感病基因GSL5介導的根腫病隱性廣譜抗性及其作用機制，為十字花科作物根腫病廣譜抗性改良和高效持久防控提供了關鍵基因、技術支撐和理論基礎。這也是該團隊在不到一年的時間內發表在《自然·遺傳學》的第二篇重大研究成果。

      

      據文章通訊作者、油料作物基因組學與抗病性改良創新團隊首席科學家劉立江介紹，根腫病是由原生動物病原根腫菌引起的十字花科作物共性、重大、毀滅性土傳病害，被稱為十字花科作物“癌癥”。目前我國十字花科作物根腫病發病面積超2000萬畝，每年造成數百億元經濟損失，嚴重威脅油菜等十字花科作物產業健康發展和我國食用油及蔬菜供給安全。發掘和利用抗根腫病基因資源進行抗病育種是控制十字花科作物根腫病最經濟有效的措施，但由于根腫病抗源單一、抗病位點或基因抗譜狹窄、抗病育種周期長、抗病品種抗性喪失快，根腫 病 高效持久防控成為一個世界性難題。

      

      為此 , 科研人員通過近10年科研攻關，在油菜、白菜、甘藍等重要十字花科作物中鑒定出協助根腫菌侵染的“真兇”——感病基因GSL5，該基因被根腫菌效應蛋白劫持和利用，從而關閉抗病通路促進根腫菌侵染；通過基因編輯技術在多個作物中敲除GSL5，植物可響應根腫菌侵染而重啟被關閉的抗病通路，從而創制出對根腫菌不同生理小種具有廣譜高抗或免疫的油菜、白菜、甘藍等作物突破性新種質。田間試驗表明 , 敲除GSL5基因對油菜生長發育和油菜籽產量無影響。

      

      該項成果是十字花科作物感病基因鑒定與利用方面的原創性重大成果，打破了目前油菜、白菜、甘藍等十字花科作物主要通過種間 ( 內 ) 雜交進行根腫病抗病育種的傳統思路，開辟了以基因編輯技術為代表的十字花科作物根腫病抗性改良生物育種新途徑，實現了十字花科作物根腫病廣譜抗性改良和高效持久防控理論和技術的重大突破，為保障我國優異基因和種源自主可控提供了有力科技支撐。

      

      該研究得到中國農業科學院科技創新工程、國家生物育種重大專項、國家自然科學基金、油菜產業體系等項目資助。《自然·遺傳學》同期配發了題為“一個基因實現根腫病廣譜抗性改良”的研究簡報對本文進行總結介紹。