水稻理想株型定向突變體創(chuàng)制及分析.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，全球近一半人口以稻米為食。水稻產量一直作為評定水稻品種優(yōu)良的關鍵指標，而水稻理想株型的塑造是水稻高產的重要途徑，也是決定抗倒性的主要農藝性狀。
　　盡管目前已經鑒定了水稻莖稈、葉片、穗形、穗數(shù)、性狀、根系等理想株型性狀相關基因，但基于傳統(tǒng)雜交、回交選育的方式很難針對目標水稻品種快速實現(xiàn)理想株型性狀的有效聚合。本文基于基因組 CRISPR-Cas9定向修飾技術，針對OsSPL14、OsTB1和OsD

2、EP1三個水稻株型調控相關基因進行單基因、多基因定向突變體材料創(chuàng)制，進而針對定向創(chuàng)制的突變材料株型表型進行鑒定，并對CRISPR-Cas9基因組定向修飾技術在水稻理想株型研究及應用的有效性進行評價，以期為水稻理想株型高效創(chuàng)制及產量提升提供分子工具及典型范例。全文主要研究內容及結果如下：
　　1.針對OsDEP1基因編碼序列設計2個sgRNA定向修飾位點，構建CRISPR-Cas9定向修飾表達載體，進行農桿菌介導的水稻遺傳轉化，篩選

3、水稻抗性再生植株，鑒定目標位點定向修飾突變體單株。實驗結果表明：OsDEP1-sgRNA1定向修飾位點突變效率為75％，其中雙等位基因突變效率為66.7%；OsDEP1-sgRNA2定向修飾位點突變效率為58.3%，其中雙等位基因突變效率為25%。pTX202-03植株為OsDEP1基因編碼序列為OsDEP1-sgRNA1位點1bp缺失純合突變體，檢測了20株T1代材料，全為與親本材料一致的純合突變體，且T0、T1代修飾材料均表現(xiàn)典型的

4、植株矮化性狀，表明CRISPR-Cas9介導的OsDEP1定向修飾在基因型及表型上均可穩(wěn)定遺傳。
　　2.針對OsSPL14基因編碼序列構建的3個sgRNA定向修飾表達載體，定向修飾效率分別為：93.9%（雙等位基因突變效率為53.1%，OsSPL14-sgRNA1）、63.6%（雙等位基因突變效率為18.2%，OsSPL14-sgRNA2）、63.6%（雙等位基因突變效率為36.4%，OsSPL14-sgRNA4）。
　　

5、3.針對OsTB1基因編碼序列構建的4個sgRNA定向修飾表達載體，定向修飾效率分別為：33.3%（雙等位基因突變效率為22.2%，OsTB1-sgRNA1）、0.0%（OsTB1-sgRNA2）、15.4%（雙等位基因突變效率為7.7%，OsTB1-sgRNA3）、15.8%（雙等位基因突變效率為0.0%，OsTB1-sgRNA4）。
　　4.針對OsSPL14、OsTB1基因，構建5個雙位點CRISPR-Cas9定向修飾表達載

6、體，其中pZDW026（OsSPL14-sgRNA2+OsTB1-sgRNA3）、pZDW027（OsSPL14-sgRNA4+OsTB1-sgRNA3）和pZDW028（OsSPL14-sgRNA1+OsTB1-sgRNA3）沒有獲得雙位點敲除突變體， pZDW052(OsSPL14-sgRNA1+OsTB1-sgRNA1）和pZDW053（OsSPL14-sgRNA1+OsTB1-sgRNA4）的雙位點突變效率分別為50%和11.8