水稻病毒病严重威胁水稻生产，其中水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）、南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）、水稻条纹病毒（RSV）和水稻齿叶矮缩病毒（RRSV）是我国水稻上发生最严重的四种病毒， SRBSDV侵染导致的南方水稻黑条矮缩病更被列入我国雷竞技ap官网入口 农村部发布的《一类农作物病虫害名录》中。选用抗病品种是防治病毒病最经济有效的手段，但由于部分病毒抗性资源缺乏，导致目前生产中除RSV以外的三种病毒都无有效抗病品种。
RNA干扰（RNAi）是植物抵抗病毒侵染最重要的途径之一，也是人工定向改良作物对病毒抗性的有效手段。通过表达针对病毒基因序列的发夹，可产生大量特异性靶标降解病毒RNA的siRNA，显著提升植物对病毒的抗性。虽然已有研究通过RNAi技术获得了对病毒高抗的水稻株系，但以往获得的株系都是针对单一病毒，尚无同时针对多种病毒的高抗水稻株系。
近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了中国雷竞技ap官网入口 科学院/浙江大学周雪平团队联合江苏省雷竞技ap官网入口 科学院周彤团队的最新研究成果： “Development of a transgenic rice line with strong and broad resistance against four devastating rice viruses through expressing a single hairpin RNA construct” ，报道了通过RNAi在水稻中转基因表达了针对RBSDV、SRBSDV、RSV和RRSV四种病毒基因序列的融合发夹，从而获得了同时对四种病毒高抗的水稻转基因株系ZJU-4K。
研究团队通过分析这四种病毒的关键蛋白编码序列，分别从中克隆出300 bp的保守片段，将它们融合成单一的发夹RNA结构，并通过农杆菌介导的方式转化水稻愈伤。在筛选鉴定后，成功获得了稳定遗传的T4代转基因水稻株系ZJU-4K。小RNA测序结合RT-qPCR检测表明ZJU-4K水稻植株中稳定产生了大量针对病毒基因保守序列的siRNA。通过人工接种，研究团队系统地评价了ZJU-4K水稻对RBSDV、SRBSDV、RSV、RRSV四种靶标病毒的抗性。与野生型受体水稻植株相比，ZJU-4K水稻展现出了对靶标病毒的极高抗性，发病率和病毒积累量都出现了极显著的降低。特别是针对SRBSDV和RSV，ZJU-4K水稻可以取得近乎于免疫的效果。
通过重新测序ZJU-4K植株的基因组结合PCR验证，确认T-DNA序列作为单拷贝插入到水稻1号染色体的一个基因间隔区上。并且，ZJU-4K水稻与野生型受体之间在植株高度、抽穗期和粒形等农艺性状方面并没有明显差异，表明ZJU-4K转基因水稻株系具有良好的应用前景。
这项研究展示了RNAi技术在作物抗性定向改良中的巨大潜力，为培育广谱高效的抗病毒作物提供了有效的思路与途径。T5代转基因水稻的中间试验也表面，转基因水稻在田间高抗四种水稻病。在未来，经过适当的生物安全评估，通过分子辅助选择，可将ZJU-4K水稻中的发夹快速转入其他优良品种中，从而提高水稻的抗病毒能力。
浙江大学已毕业博士江苏省雷竞技ap官网入口 科学院李晨羊助理研究员为论文第一作者，中国雷竞技ap官网入口 科学院/浙江大学周雪平教授和江苏省雷竞技ap官网入口 科学院周彤研究员为本文的共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1400300）、现代雷竞技ap官网入口 产业技术体系建设专项等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14334
