9月1日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》（Nature Genetics）在線發(fā)表了中國(guó)農(nóng)科院油料所油料作物基因組學(xué)與抗病性改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)重大研究成果，該成果在國(guó)際上首次揭示了油菜、白菜、甘藍(lán)等十字花科作物中由感病基因GSL5介導(dǎo)的根腫病隱性廣譜抗性及其作用機(jī)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(guān)鍵基因、技術(shù)支撐和理論基礎(chǔ)。這也是該團(tuán)隊(duì)在不到一年的時(shí)間內(nèi)發(fā)表在《自然·遺傳學(xué)》的第二篇重大研究成果。
據(jù)文章通訊作者、油料作物基因組學(xué)與抗病性改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家劉立江介紹，根腫病是由原生動(dòng)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(guó)十字花科作物根腫病發(fā)病面積超2000萬(wàn)畝，每年造成數(shù)百億元經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅油菜等十字花科作物產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和我國(guó)食用油及蔬菜供給安全。發(fā)掘和利用抗根腫病基因資源進(jìn)行抗病育種是控制十字花科作物根腫病最經(jīng)濟(jì)有效的措施，但由于根腫病抗源單一、抗病位點(diǎn)或基因抗譜狹窄、抗病育種周期長(zhǎng)、抗病品種抗性喪失快，根腫病高效持久防控成為一個(gè)世界性難題。
為此，科研人員通過(guò)近10年科研攻關(guān)，在油菜、白菜、甘藍(lán)等重要十字花科作物中鑒定出協(xié)助根腫菌侵染的“真兇”-感病基因GSL5，該基因被根腫菌效應(yīng)蛋白劫持和利用，從而關(guān)閉抗病通路促進(jìn)根腫菌侵染；通過(guò)基因編輯技術(shù)在多個(gè)作物中敲除GSL5，植物可響應(yīng)根腫菌侵染而重啟被關(guān)閉的抗病通路，從而創(chuàng)制出對(duì)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(lán)等作物突破性新種質(zhì)。田間試驗(yàn)表明，敲除GSL5基因?qū)τ筒松L(zhǎng)發(fā)育和油菜籽產(chǎn)量無(wú)影響。
該項(xiàng)成果是十字花科作物感病基因鑒定與利用方面的原創(chuàng)性重大成果，打破了目前油菜、白菜、甘藍(lán)等十字花科作物主要通過(guò)種間（內(nèi)）雜交進(jìn)行根腫病抗病育種的傳統(tǒng)思路，開(kāi)辟了以基因編輯技術(shù)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(shí)現(xiàn)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(shù)的重大突破，為保障我國(guó)優(yōu)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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國(guó)家生物育種重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、油菜產(chǎn)業(yè)體系等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-025-02306-y
