水稻Pi21和OsBadh2基因編輯改良空育131的稻瘟病抗性及香味品質(zhì).pdf

1、空育131是我國東北主栽的常規(guī)稻品種之一，該品種在低溫和高濕的條件下易感稻瘟病。前期的研究表明Pi21和OsBadh2在隱性狀態(tài)下分別具有抗稻瘟病和稻米香味的特性，而品種空育131的Pi21和OsBadh2基因都是顯性的。本研究擬通過CRISPR-Cas9技術(shù)編輯空育131的Pi21和OsBadh2基因，改良空育131的稻瘟病抗性和香味品質(zhì)。本研究的主要研究結(jié)果如下:
　　1.設(shè)計了4個靶位點(sgRNA1-4)特異地結(jié)合Pi21

2、基因，針對Pi21基因的sgRNA1和sgRNA2靶位點構(gòu)建的編輯載體，分別獲得了2株和6株雜合突變體。針對Pi21基因的sgRNA3和sgRNA4靶位點構(gòu)建的雙靶位點編輯載體，獲得了13株雜合突變體。針對sgRNA1和sgRNA2靶位點獲得的8株雜合突變體，鑒定到5個單拷貝轉(zhuǎn)基因植株，在T1代共獲得12株無Cas9轉(zhuǎn)基因位點的pi21純合突變體。qRT-PCR和RT-PCR的結(jié)果顯示Pi21基因在葉鞘中的表達(dá)量最高，其次是莖稈;3個純

3、合突變體(62-2、61-3和18-23)葉鞘和莖稈組織中Pi21基因的表達(dá)量與對照空育131相比均下降。
　　2.苗期室內(nèi)接種稻瘟病的結(jié)果顯示:空育131對5個檢測的菌株均表現(xiàn)為感病，基因Pi21的純合編輯材料62-2（缺失堿基C）和36-18（缺失4個堿基）對14-7303-1菌株有較強的抗性，但17-1（插入堿基A）對14-7303-1菌株感病，這3個編輯位點純合家系對接種的另外4個菌株都表現(xiàn)為感病。共分離檢測的結(jié)果表明抗病

4、表型和Pi21的編輯位點共分離，說明植株的抗病反應(yīng)確實是由于Pi21的堿基缺失引起的。農(nóng)藝性狀考察的結(jié)果顯示:這3個編輯位點純合家系(62-2、17-1和36-18)的主要農(nóng)藝性狀與野生型相比基本沒有改變。比較測序的結(jié)果表明這3份材料中與Pi21基因連鎖的LOC_Os04g32890基因序列與野生型一致，說明編輯Pi21基因時沒有導(dǎo)致臨近品質(zhì)基因序列的改變。
　　3.針對OsBadh2基因的sgRNA1靶位點構(gòu)建的單靶位點編輯載體