科研产出
利用CRISPR/Cas9技术改良三系杂交稻恢复系外观品质
《西南农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]通过CRISPR/Cas9技术同时编辑多个粒型基因,获得粒长增加、粒宽降低的理想粒型,快速提高三系杂交稻恢复系的外观品质,为三系杂交稻提供优良亲本材料.[方法]利用CRISPR/Cas9技术在恢复系桂恢582(GH582)中同时敲除粒型基因GS3、GW8和TGW3,在T2 代选择突变位点纯合无标记基因且符合预期目标的单株鉴定为新恢复系,并对新恢复系进行主要农艺性状及透明度、垩白度、垩白粒率等米质相关性状分析.[结果]对恢复系GH582多个不同粒型突变单株的3个突变基因位点进行测序分析,获得4 种突变类型:GW8tgw3GS3、GW8TGW3gs3、gw8TGW3gs3和gw8tgw3gs3.结合粒型分析显示gs3和tgw3基因的单独突变均显著增加了籽粒长(P<0.05,下同);籽粒宽的显著下降主要来自gw8基因突变;三者同时突变(gw8tgw3gs3)使得籽粒长增加的叠加效应明显.选择3基因位点突变体(gw8tgw3gs3)鉴定为新恢复系GH582E.农艺性状分析结果显示,GH582E相较GH582,籽粒长由8.62 mm增加至10.21 mm,增加18.4%;籽粒宽度由2.82 mm下降至2.45 mm,下降13.1%,其他农艺性状无显著变化(P>0.05).米质分析结果显示,由于GH582E米粒长增加,米粒宽降低,使得透明度升高,垩白粒率和垩白度极显著下降(P<0.01),外观品质得到提升.[结论]通过CRISPR/Cas9技术改良粒型可快速提升水稻恢复系的外观品质,促进现有资源的有效利用,提高杂交稻亲本的育种效率.
关键词： 粒型 CRISPR/Cas9 恢复系 外观品质
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水稻锌指蛋白基因CRISPR/Cas9突变体的构建及突变分析
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对水稻锌指蛋白基因(OsC3H54)进行基因编辑,筛选鉴定出其突变体植株,为深入研究OsC3H54的生物学功能提供良好材料,也为水稻锌指蛋白研究提供参考依据.[方法]通过E-CRISP在OsC3H54基因的外显子上设计靶点序列,将靶点序列连接至OsU6SK载体上,再与Cas9一起连接到pCAM-BIA1300双元载体上,获得CRISPR/Cas9重组双元载体,通过农杆菌介导将其转入日本晴水稻愈伤组织,利用潮霉素进行抗性筛选,获得突变体植株,并分析其靶点位置的碱基及编码氨基酸突变情况.[结果]在OsC3H54基因第2个外显子上找到2个符合靶点设计要求的靶点,分别为TG1:5'-CCGCCGCGGCTGCCTTTGGATAC-3'和TG2:5'-CCTTCCC CAATGGCGGGGGTGGC-3'.将OsU6SK载体和靶点序列正确连接的重组载体与Cas9一起连接至pCAMBIA1300双载体上,成功获得CRISPR/Cas9重组双元载体(pCAMBIA1300-Cas9-TG1和pCAMBIA1300-Cas9-TG2).通过农杆菌介导转入日本晴水稻,经潮霉素抗性筛选获得TG1靶点株系和TG2靶点株系,共16株CRISPR/Cas9突变体植株.CRISPR/Cas9突变体植株在靶点序列的突变位点位置附近出现套峰,表明2个株系的植株均发生碱基突变,其中Y1、Y2、Y3和Y4突变体植株均为单碱基插入突变,最终导致编码的氨基酸发生移码突变,蛋白翻译提前终止.[结论]水稻OsC3H54基因CRISPR/Cas9突变体植株的获得为进一步研究水稻锌指蛋白生物学功能提供了良好材料.
关键词： 水稻 锌指蛋白 C3H54 CRISPR/Cas9 基因编辑 突变体植株 突变分析
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利用CRISPR/Cas9技术获得水稻恢复系Bsr-d1基因突变体
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为研究水稻抗稻瘟病基因Bsr-d1在杂交水稻恢复系中的功能,我们利用CRISPR/Cas9定点基因编辑方法,设计2个敲除靶标位点,构建了Bsr-d1基因编辑载体,并通过农杆菌介导的方法转化水稻恢复系品种'GH998',成功获得了转基因植株,并在T1代筛选到4个无转基因成分的纯合突变株系.纯合突变株系有4种突变类型,包括第199号碱基处缺失17个碱基、第212号碱基处缺失4个碱基、第216号碱基处插入1个碱基、第216号碱基处插入2个碱基突变类型.通过蛋白序列分析,发现纯合突变株系都存在移码现象导致氨基酸变化并提前终止翻译.本研究成功利用CRISPR/Cas9基因编辑方法敲除水稻恢复系'GH998'中Bsr-d1基因,获得无转基因成分的纯合突变株系,为进一步研究Bsr-d1基因在杂交水稻上的功能提供了理论依据和品种资源.
关键词： 水稻 稻瘟病 Bsr-d1 基因编辑技术 CRISPR/Cas9
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CRISPR/Cas9系统及其在作物育种中的应用
《南方农业学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：基因编辑是一项对目的基因进行修饰的新技术,由成簇规律间隔短回文重复序列(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)及其关联蛋白(CRISPR associated,Cas)组成的系统(CRISPR/Cas)为新一代基因编辑技术,其中Cas9蛋白与CRSPR结合形成的编辑系统CRISPR/Cas9因其简单易操作的特性已广泛应用于植物基因组编辑,发展潜力巨大。文章论述了CRISPR/Cas9系统的作用原理、发展历程及在植物基因组中的定点编辑效应,并分析CRISPR/Cas9在水稻、小麦、玉米等作物育种中的应用现状,发现其在改良水稻产量和质量相关性状、小麦白粉病抗性及玉米乙烯敏感等性状上效果明显。在今后的研究中,应针对不同作物的育种目标,深入了解目标基因的功能作用来设计相应的操作方案,并提高该系统对作物目的基因改良的效率,加强其安全性等,以促进基因编辑在作物育种中的应用,加快育种进程。
关键词： 作物育种 基因编辑 CRISPR/Cas9系统 定点修饰
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