病毒以及昆虫和真菌是作物最重要的病原体。马铃薯病毒科是植物病原病毒中最大的一类。它们是一类有包膜的丝状单链 (+) RNA 病毒，由昆虫或土传真菌传播给各种单子叶植物和双子叶植物。从这个家族中，拜莫病毒（Bymovirus）在欧洲和亚洲的大麦和小麦种植中尤为重要。对于温带种植的冬大麦，大麦黄花叶病毒（BaYMV）和大麦温和花叶病病毒（BaMMV）最为重要。它们会在秋季由禾本科多粘菌通过根传播到幼苗中。这种感染最初会导致幼年植物叶片上出现黄色镶嵌，降低耐寒性，并在春季影响植物生长和分蘖。因此，在受感染的田地中，产量损失可能高达50%。抗性育种在应对这些病原体方面发挥着重要作用。然而，最广泛使用的抗性基因对一些病毒株失去了作用。因此，生产上急需新的抗性基因来源。近日，国际著名杂志Plant Biotechnology Journal上发表了一篇题为“Novel resistance to the Bymovirus BaMMV established by targeted mutagenesis of the PDIL5-1 susceptibility gene in barley”的文章，作者在栽培大麦的地方品种和野生亲缘品种中，鉴定了敏感性因子PROTEIN DISULFIDE-ISOMERASE-LIKE 5-1（PDIL5-1）的等位基因，它能对所有已知BaYMV和BaMMV菌株的产生抗性。通过Cas9介导的位点特异性突变获得了多种携带新型PDIL5-1等位基因的突变体。尽管该基因在所有真核生物中都高度保守，但大麦是迄今为止唯一报道过基于PDIL5-1的病毒抗性的物种。通过筛选不同的大麦种质，该课题组前期在东亚大麦地方品种中发现了7种抗性单倍型，其中6种带有缺失或终止密码子，导致基因功能丧失。第七个单倍型在外显子3中具有单核苷酸多态性，导致蛋白质功能域内保守氨基酸的替代。所有这些地方品种都对所有已知的BaYMV和BaMMV菌株具有抗性，而PDIL5-1基因敲除似乎与产量损失无关。因此，rym11（PDIL5-1突变系）是一种有价值的抗病育种来源。然而，通过杂交和回交将该等位基因导入导入欧洲冬大麦的过程是冗长、耗时的，而且还要打破不必要的连锁累赘。在本研究中，通过Cas9介导的位点特异性突变，在冬大麦品种Igri和春大麦品种Golden Promise中产生了多种新的抗性相关PDIL5-1等位基因，类似于在一些地方品种中发现的等位基因。在M2代中，通过接种BaMMV检测抗性。在这一代中，发现了缺乏Cas9转基因的纯合子突变体，并证明其对感染具有抗性。温室试验表明，pdil5-1突变体与“Igri”和“Golden Promise”野生型突变体相比，抗病毒突变体对生长和产量没有不利影响。文章来源：植物生物技术Pbj
