近期，福建农林大学的吴建国教授领导的水稻抗病毒团队在植物病毒学研究领域取得了重要进展，这一进展不仅涵盖了基础研究，也包括了植物病毒病害控制措施的开发。他们的最新成果已在线发表于《Plant Biotechnology Journal》（植物生物技术杂志）影响因子（13.8）），题为 "Development of marker-free transgenic rice exhibiting stable and enhanced resistance to Rice ragged stunt virus and Rice grassy stunt virus via RNA interference"（通过RNA干扰培育对水稻锯齿叶矮缩病毒和水稻草状矮化病毒具有稳定和增强抗性的无标记转基因水稻），报道了如何通过RNA干扰（RNAi）技术联合双T-DNA转化策略，在水稻中成功转入融合了RRSV和RGSV病毒基因序列的发夹RNA结构，并通过后代筛选获得了对这两种病毒具有高度抗性的无标记转基因水稻株系。
水稻作为全球大约一半人口的主食，面临着来自多种病原体的威胁。特别地，由褐飞虱传播的水稻锯齿叶矮缩病毒（RRSV）和水稻草矮病毒（RGSV）对水稻的产量和品质造成了严重影响。这些病毒的流行和扩散常导致水稻的复合感染，使得病害防控更加困难，进而威胁到全球的食品供应和农民收入。因此，有效控制和管理这些病毒性疾病，特别是通过培育具有病毒抗性的水稻品种，成为确保粮食安全和促进农业可持续发展的关键。但是，传统育种方法不仅耗时长、劳动强度高，而且通过遗传转化育种引入的标记基因可能引发环境风险，包括潜在的生态平衡问题。因此，发展无标记转基因技术成为植物抗病育种研究的新焦点。
该研究团队开发了一种融合双价RNA干扰（RNAi）的水稻表达载体，目标是RRSV Pns10和RGSV PC5中的特定片段，并利用双T-DNA转化策略将这一发夹RNA结构成功引入籼稻品种黄华占（HHZ）。通过对转基因后代进行鉴定，研究人员在T3代获得了稳定遗传且兼具RRSV和RGSV抗性的无标记转基因水稻种质资源。Northern blot分析表明，在选定的转基因株系中，针对两种病毒的小干扰RNA（siRNA）可以正常生成并发挥功能。进行了两种病毒的人工接种实验，结果显示这两个转基因株系在不同时间点均表现出显著的抗性。与对照品种黄华占相比，这些转基因株系中两种病毒的积累量显著减少。此外，在株高、分蘖数、主要穗粒数和千粒重等农艺性状上，这两个转基因株系与黄华占之间没有显著差异。
兼抗RRSV和RGSV的marker-free水稻（黄华占）材料创制
这项研究展示了RNA干扰（RNAi）技术结合无标记（marker-free）转基因策略在作物抗性改良中的极大潜力。在田间试验中，这些转基因水稻展现了卓越的抗病性能，能够在不对产量造成不利影响的情况下，显著提高作物的生物安全性。这一突破性成果不仅为未来开发具有强大病毒抗性的作物品种提供了清晰的指导和实践路径，同时也证明了利用现代生物技术手段，可以有效地提升农作物的抗性，同时确保生态和环境的安全。这标志着在作物抗病育种领域，我们可以期待开发出更多既安全又高效的新品种，以应对日益复杂的病害挑战。
福建农林大学吴建国教授、张帅副教授、胡杰副教授为本文的共同通讯作者。博士生谢慧婷（现已在广西省农科院工作，副研究员）、硕士生甘鹏和博士生吕绍元为论文共同第一作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金杰青项目、面上项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14347