水稻黄斑病病毒（简称：RYMV）是非洲农作物损失惨重的罪魁祸首，尤其是对小规模农户而言。杜塞尔多夫海因里希-海涅大学（Heinrich Heine University Düsseldorf，HHU）和法国国家可持续发展研究所（French National Research Institute for Sustainable Development，IRD）的一个研究小组通过基因组编辑技术培育出了能够抵抗这种疾病的水稻品种。
接种三到四周后的各种水稻植株，包括对照植株和突变体。图片来源：IRD / Laurence Albar
该团队在《植物生物技术杂志》上介绍了这些水稻品种的开发情况，这是为非洲小规模粮食生产者培育抗病的适应当地的优良品种迈出的第一步。
RYMV 是一种 RNA 病毒，通过甲虫和叶与叶的直接接触传播。在非洲，大多数生产者耕种的土地面积不足一公顷，这种病毒经常导致百分之十到百分之一百的水稻收成损失。因此，对于最贫穷区域的农民来说，这是一个危及生命的问题。
"对这种病毒目前没有有效的保护措施。"该研究的主要作者尤甘德-阿拉博士（Dr. Yugander Arra）说："唯一真正的保护措施是培育出具有抗 RYMV 基因的水稻品种，这样植物就不会受到感染。"
来自哈佛大学分子生理学研究所（由 Wolf B. Frommer 博士教授领导）和法国蒙彼利埃发展研究所（IRD）的研究团队已经培育出了这种抗性水稻品系。
目前已知的抗性基因有三个；其中一个基因（称为 RYMV1、2 和 3）发生突变就足以产生抗性。抗性基因 rymv2 出现在产量较低的非洲水稻（Oryza glaberrima）品种中。RYMV2 又称 CPR5.1，编码一种来自细胞核孔的重要蛋白质。在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，CPR5 唯一基因拷贝的缺失导致其不仅对病毒，而且对细菌和真菌具有广谱抗性。然而，拟南芥的生长受到严重限制，植株出现自发性病变，产量很低。因此，测试 rymv2 的抗性能否转移到其他水稻品种而不产生负面影响非常重要。
水稻育种的挑战和解决方案
在非洲，主要使用基于亚洲品种 Oryza indica（籼稻）的其他高产水稻品种，这些品种没有抗性基因。然而，插入相关基因并不是一种特别有前景的方法，因为这种"种间"杂交后代具有高度不育性，因此不容易繁殖和传递抗性基因。
现在，研究小组利用 CRISPR/Cas 基因组编辑方法证明，可以在亚洲水稻品种中产生 RYMV2 基因突变，使其对病毒的抗性与非洲水稻类似。下一步的目标是用同样的方法编辑相关的非洲优良品种，然后提供给非洲的小规模生产者。帮助这些农民是哈佛大学领导的国际研究联盟"健康作物"的目标。
植物的遗传机制在进化早期对生存是有益的，但现在却更有可能有害。玉米就是一个很好的例子： 当受精时干旱，一个基因会导致玉米粒流产。该基因导致的这一性状对今天玉米植物的野生多年生祖先来说是好的，但对现在农业上使用的一年生植物的产量却有不利影响。
这里研究的水稻也有类似的情况。弗洛默教授介绍说："这种抗性性状可归因于一种非必要基因功能的丧失。如果我们完全关闭该基因，植物就会表现正常。然而，由于基因功能的缺失，它们对病毒产生了抵抗力"。
健康作物组组长 Eliza Loo 博士补充说："可以说，这是一种原型，对其祖先很有用，但现在却在干旱时期导致毁灭性的作物损失。关闭这一基因似乎没有明显的副作用。"
令人惊讶的是，至少在温室条件下，关闭密切相关的 CPR5.2 基因或 RYMV2 和 CPR5.2 这两个基因都不会导致损害。值得注意的是，CPR5.2 基因的缺失也不会导致 RYMV 的抗性。这一切都表明，编辑 RYMV2 基因是在非洲防治水稻病害的一种可行方法。
编译来源：ScitechDaily