利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻粒长和穗粒数性状

[目的]基因组定点编辑技术已成为分子育种的重要手段.本研究拟对GS3和Gn1a功能缺失突变对目标性状的改良效应进行分析,以期为培育高产水稻提供理论基础.[方法]利用CRISPR/Cas9系统,以控制粒型基因GS3和控制每穗粒数基因Gn1a为编辑对象,构建了共敲除载体pC1300-2×35S::Cas9-gGS3-gGn1a,用农杆菌介导法转化4个优质水稻品种,分析了基因突变的特征和相应农艺性状.[结果]构建的敲除载体成功地实现了对GS3和Gn1a基因的定点编辑.在4个转化受体的T0代均分别获得了gs3和gs3gn1a的移码突变体.对T1代中无选择标记突变体的农艺性状分析表明,突变体gs3和gs3gn1a与野生型相比粒长变长,千粒重增加;突变体gs3gn1a与突变体gs3相比,每穗粒数显著增加.[结论]利用CRISPR/Cas9系统进行水稻基因编辑可以快速改良品种的目标性状,在水稻品种的定向改良方面具有巨大的潜力.