水稻生產(chǎn)中，禾本科雜草的防除是一個難點，尤其是擬態(tài)性禾本科雜草如稗、千金子、雜草稻等防控難度較大，嚴重影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。采用二硝基苯胺類除草劑二甲戊靈防除禾本科雜草雖然防效理想，但易造成水稻藥害。
新興的植物單堿基編輯技術(shù)為解決雜草防治的難題提供了全新的育種思路和途徑。
近日，中國農(nóng)科院植保所作物有害生物功能基因組研究創(chuàng)新團隊在《Plant Biotechnology Journal》上報道了通過單堿基編輯技術(shù)創(chuàng)制抗二硝基苯胺類除草劑二甲戊靈和氟樂靈水稻新種質(zhì)的研究，并發(fā)現(xiàn)該靶位改良方案也適用于其他水稻品種和其它主要農(nóng)作物抗此類除草劑性狀的快速改良。
研究人員利用前期開發(fā)的腺嘌呤堿基編輯器rBE14工具，對水稻α-微管蛋白基因 OsTubA2 進行了定點核苷酸編輯，獲得了第268位氨基酸殘基Met突變?yōu)門hr的突變體。該突變體在高劑量的載藥培養(yǎng)基上能夠正常生長并產(chǎn)生可育后代，其對靶標除草劑二甲戊靈耐受水平達到推薦劑量的3倍，對氟樂靈也有較好的耐受性，而同等甚至較低劑量的載藥培養(yǎng)基上野生型水稻則不能存活，這說明Met268Thr突變體對靶標除草劑具有較高的抗性。
進一步研究表明，該突變可在后代中穩(wěn)定遺傳且不會對水稻產(chǎn)量和其它品質(zhì)等農(nóng)藝性狀造成影響。生物信息學分析發(fā)現(xiàn) OsTubA2 基因的Met268位點在自然界的4000多份水稻種質(zhì)及玉米、小麥和高粱等主要農(nóng)作物中高度保守。
因此，本研究中使用的方案同樣適合其他水稻品種和其它農(nóng)作物抗二硝基苯胺類除草劑的精準快速分子育種。該研究是近幾年發(fā)展起來的單堿基編輯技術(shù)應(yīng)用于抗除草劑水稻育種材料創(chuàng)制和性狀快速改良的實例，其在加快作物傳統(tǒng)育種進程，節(jié)省大量人力和物力的同時，也對各農(nóng)作物抗除草劑性狀的開發(fā)及其它重要基因的挖掘和應(yīng)用具有借鑒作用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.13430
