葡萄霜霉病是由葡萄霜霉菌（Plasmopara viticola）引起的、危害葡萄生產(chǎn)的一大卵菌病害。病程相關(guān)蛋白（Pathogenesis related protein，PR蛋白）是植物在病理或病理相關(guān)的環(huán)境下誘導(dǎo)的一類蛋白，其常作為植物抗病性的標(biāo)志。然而，PR蛋白在葡萄抗霜霉病中的研究還比較少。目前，CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用，其在植物基因編輯方面表現(xiàn)出高效率和特異性，為研究PR蛋白在葡萄抗霜霉病中功能提供技術(shù)支撐。

近日，Horticulture Research在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄種質(zhì)資源與育種團(tuán)隊(duì)題為CRISPR/Cas9-mediated VvPR4b editing decreases downy mildew resistance in grapevine （Vitis vinifera L.）的研究論文。該研究初步揭示了VvPR4b在葡萄抵御霜霉病侵染過程中的作用。

本研究發(fā)現(xiàn)，通過CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)獲得的基因編輯葡萄材料的主要突變類型是堿基缺失，并且在這些轉(zhuǎn)基因株系中可以檢測(cè)到Cas9的表達(dá)。本研究中，共鑒定129棵再生葡萄苗，測(cè)序結(jié)果表明有26棵基因編輯葡萄苗，基因編輯效率為20.16%。所有可能的脫靶位點(diǎn)分析表明，本研究中基因編輯株系中的脫靶率為0。利用“葉盤法”進(jìn)行接菌試驗(yàn)，結(jié)果表明與野生型葡萄相比，VvPR4b基因編輯株系對(duì)葡萄霜霉菌的敏感性更高，在接種霜霉菌后第四天，基因編輯株系葡萄霜霉菌相對(duì)生物量明顯高于野生型，基因編輯株系氣孔周圍活性氧（ROS）的積累低于野生型。綜上所述，本研究結(jié)果證明VvPR4b在葡萄對(duì)葡萄霜霉菌的防御中發(fā)揮抗病功能。

本研究在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院完成，碩士生李夢(mèng)媛和博士生焦韻桐為該論文共同第一作者，徐炎教授和青年教師劉國甜為本文通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD1000300）、陜西省自然科學(xué)基金（2018JQ3012）和國家自然科學(xué)基金（31672115，31601716）的資助。