利用 CRISPR/Cas9基因编辑技术获得水稻 GRAS家族转录因子 G540 突变体

GRAS 转录因子是植物特有转录因子，一般由保守的 GRAS 结构域组成，与光信号转导、赤霉素信号转导、植物生长发育及植物逆境胁迫响应密切相关。水稻 GRAS 转录因子 G540 中含有 2 个 RPT1 结构域和 2 个 GRAS 结构域，系统进化分析和表达模式分析发现， G540 属于 GRAS 转录因子家族中的 HAM 亚家族，在水稻穗早期发育阶段特异表达，推断 G540 可能参与穗的早期分化或形态建成。本研究利用 CRISPR / Cas9 技术对 G540 进行定点编辑，构建 G540 基因敲除载体并利用农杆菌介导转化水稻粳稻品种‘ 9522 ’，鉴定并获得遗传转化植株。对转化植株的靶序列进行分析发现， 9522 G540 - 1 在靶序列上缺失了第 4 位 C 碱基， 9522 G540 - 4 在靶序列的第 3 位和第 4 位之间插入了一个 A 碱基， 9522 G540 - 2 在 G540 的双等位基因上出现了不同的突变，一条链在靶序列上缺失了第 4 位 C 碱基，另一条链在靶序列上缺失 8 个碱基。对 G540 突变后的氨基酸序列分析发现， 9522 G540 - 1 、 9522 G540 - 2 和 9522 G 540 - 4 的 RPT1 和 GRAS 结构域完全缺失，即成功获得以‘ 9522 ’为背景的 G540 功能缺陷型突变体。为进一步探究该基因在穗发育进程中的生物学功能和分子机制提供遗传材料。