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(guó)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(guò)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(jì)了4個(gè)靶位點(diǎn)(sgRNA1-4)特異地結(jié)合Pi21

2、基因，針對(duì)Pi21基因的sgRNA1和sgRNA2靶位點(diǎn)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(duì)Pi21基因的sgRNA3和sgRNA4靶位點(diǎn)構(gòu)建的雙靶位點(diǎn)編輯載體，獲得了13株雜合突變體。針對(duì)sgRNA1和sgRNA2靶位點(diǎn)獲得的8株雜合突變體，鑒定到5個(gè)單拷貝轉(zhuǎn)基因植株，在T1代共獲得12株無(wú)Cas9轉(zhuǎn)基因位點(diǎn)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(gè)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(duì)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(duì)5個(gè)檢測(cè)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(gè)堿基）對(duì)14-7303-1菌株有較強(qiáng)的抗性，但17-1（插入堿基A）對(duì)14-7303-1菌株感病，這3個(gè)編輯位點(diǎn)純合家系對(duì)接種的另外4個(gè)菌株都表現(xiàn)為感病。共分離檢測(cè)的結(jié)果表明抗病

4、表型和Pi21的編輯位點(diǎn)共分離，說(shuō)明植株的抗病反應(yīng)確實(shí)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(gè)編輯位點(diǎn)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(méi)有改變。比較測(cè)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(shuō)明編輯Pi21基因時(shí)沒(méi)有導(dǎo)致臨近品質(zhì)基因序列的改變。
　　3.針對(duì)OsBadh2基因的sgRNA1靶位點(diǎn)構(gòu)建的單靶位點(diǎn)編輯載體