Genome editing of a rice CDP-DAG synthase confers multipathogen resistance

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作者
Gan Sha,Pengdong Sun,Xiangji Kong,Xinyu Han,Qiping Sun,Laëtitia Fouillen,Juan Zhao,Yun Li,Lei Yang,Yin Wang,Qiuwen Gong,Yaru Zhou,Wu Zhou,Rashmi Jain,Jie Gao,Renliang Huang,Xiaoyang Chen,Lu Zheng,Wanying Zhang,Ziting Qin,Qi Zhou,Qingdong Zeng,Kabin Xie,Jingyang Xu,Tsan‐Yu Chiu,Liang Guo,Jenny C. Mortimer,Yohann Boutté,Qiang Li,Zhensheng Kang,Pamela C. Ronald,Guotian Li
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:618 (7967): 1017-1023 被引量:41
标识
DOI:10.1038/s41586-023-06205-2
摘要

The discovery and application of genome editing introduced a new era of plant breeding by giving researchers efficient tools for the precise engineering of crop genomes1. Here we demonstrate the power of genome editing for engineering broad-spectrum disease resistance in rice (Oryza sativa). We first isolated a lesion mimic mutant (LMM) from a mutagenized rice population. We then demonstrated that a 29-base-pair deletion in a gene we named RESISTANCE TO BLAST1 (RBL1) caused broad-spectrum disease resistance and showed that this mutation caused an approximately 20-fold reduction in yield. RBL1 encodes a cytidine diphosphate diacylglycerol synthase that is required for phospholipid biosynthesis2. Mutation of RBL1 results in reduced levels of phosphatidylinositol and its derivative phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). In rice, PtdIns(4,5)P2 is enriched in cellular structures that are specifically associated with effector secretion and fungal infection, suggesting that it has a role as a disease-susceptibility factor3. By using targeted genome editing, we obtained an allele of RBL1, named RBL1Δ12, which confers broad-spectrum disease resistance but does not decrease yield in a model rice variety, as assessed in small-scale field trials. Our study has demonstrated the benefits of editing an LMM gene, a strategy relevant to diverse LMM genes and crops.
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