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利用CRISPR/Cas9技术创制抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系
引用本文:梁敏敏,张华丽,陈俊宇,戴冬青,杜成兴,王惠梅,马良勇.利用CRISPR/Cas9技术创制抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系[J].中国水稻科学,2022,36(3):248-258.
作者姓名:梁敏敏  张华丽  陈俊宇  戴冬青  杜成兴  王惠梅  马良勇
作者单位:中国水稻研究所 水稻生物学国家重点实验室/国家水稻改良中心,杭州 310006
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(CPSIBRF-CNRRI-202105);水稻生物学国家重点实验室开放课题(20210207);水稻生物学国家重点实验室开放课题(20190110);中国农业科学院科技创新工程资助项目。
摘    要:【目的】创制新型抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系,为高产优质杂交水稻选育提供资源。【方法】利用CRISPP/Cas9技术在水稻稻瘟病基因Pi21、温敏不育基因TMS5和香味基因Badh2的第1外显子处设计靶位点,构建多基因表达载体pC1300-2×35S::gTMS5-gBadh2-gPi21,转化优质常规籼稻品种中早70,测序鉴定分析获得纯合阳性稳定株系。利用稻瘟病喷雾接种和打孔接种方法对稻瘟病基因Pi21的纯合突变株系进行稻瘟病抗性鉴定,利用GC-MS技术对Badh2纯合突变株系的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量进行测定。【结果】在T0转基因株系中,Pi21TMS5Badh2突变频率分别为87.5%、80.0%和87.5%,突变类型多为双等位突变。从T1代中筛选不含载体骨架的纯合突变株系,获得两种三突变纯合株系。稻瘟病接种结果表明,与野生型相比,T2Pi21纯合变异株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内相关防卫基因的表达量显著上调,ROS积累量也显著增加。tms5纯合变异株系表现出典型的温敏不育特性,TMS5基因的表达水平与野生型相比显著降低,高温下UbL404基因的表达水平明显高于野生型。与野生型相比,在Badh2纯合突变体植株中Badh2的表达水平显著下调,并且香味物质2-AP含量极显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9技术成功对Pi21、TMS5Badh2基因同时进行定向编辑,获得了具有高抗稻瘟病的香型温敏不育系,为高抗、香型不育系材料的选育提供参考,加快高产优质杂交水稻的选育。

关 键 词:水稻  CRISPR/Cas9  Badh2  Pi21  TMS5  
收稿时间:2021-10-25
修稿时间:2021-12-20

Developing Fragrant Early indica TGMS Line with Blast Resistance by Using CRISPR/Cas9 Technology
LIANG Minmin,ZHANG Huali,CHEN Junyu,DAI Dongqing,DU Chengxing,WANG Huimei,MA Liangyong.Developing Fragrant Early indica TGMS Line with Blast Resistance by Using CRISPR/Cas9 Technology[J].Chinese Journal of Rice Science,2022,36(3):248-258.
Authors:LIANG Minmin  ZHANG Huali  CHEN Junyu  DAI Dongqing  DU Chengxing  WANG Huimei  MA Liangyong
Affiliation:State Key Laboratory of Rice Biology and Chinese National Center for Rice Improvement, China National Rice Research Institute, Hangzhou 310006, China
Abstract:
Keywords:rice  CRISPR/Cas9   Badh2   Pi21   TMS5  
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