王新¹ , 韩悦¹ , 冯璇¹ , Gul Nawaz ¹ , 罗亮¹ , 刘芳¹ , 覃宝祥 ¹ , 刘耀光² , 李容柏¹

1 广西大学农学院, 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 南宁, 530004; 2 华南农业大学, 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广州, 510642
作者    通讯作者
《分子植物育种》印刷版, 2019 年, 第 17 卷, 第 13 篇   
收稿日期: 2018年01月17日    接受日期: 2018年02月28日    发表日期: 2019年10月17日

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靖西香糯是广西著名地方水稻品种，米饭水晶状、糯性强、香味浓、食味优，是优质糯稻的极品，主要缺点是高秆易倒伏，产量较低。为改良靖西香糯株高特性以及保持该品种的传统风味，本研究运用 CRISPRCas9 技术定向编辑调控水稻株高的 SD1 基因，在外显子区内设计了两个打靶效率高的靶序列，将这 2 个靶序列组装到 PYLCRISPR/Cas9-MH 上，通过农杆菌介导法转化靖西香糯，得到了株高显著变矮的半矮秆突变株系。结果表明，T0 代共获得 24 株 SD1 突变株，转化植株突变率为 85.7%，其中 2 个靶点同时突变频率占总突变的 58.3%，双靶点纯合突变高达 42.8%，其中 3 株(12.5%)是 T-DNA-free 纯合突变植株。利用 T0 代双靶点纯合突变 T-DNA-free 植株种子种植的 T1 代，检测到 16 个 T-DNA-free 植株，其中 11 个为半矮秆植株。结果还表明，在 SD1 基因第一外显子内单个碱基的替换或双等位的突变并没有对株高产生较大的影响，而第一外显子双位点缺失突变产生大片段缺失可导致内源 GA 水平显著降低，进而显著降低了株高。本研究为培育矮秆香糯水稻新品系提供了帮助，表明 CRISPR-Cas9 应用可高效地定向改良水稻品种，研究结果也为应用现代生物育种技术更好地利用传统资源提供了一个范例。

水稻(Oryza sativa L.)；株高；CRISPR/Cas9；基因编辑, SD1