基因编辑TMS5培育新型温敏不育系

【作者】 庄楚雄；

【机构】 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；

【摘要】 【研究背景】杂种优势的利用可以明显提高产量,而水稻杂种优势利用的方法主要是三系法和两系法杂交水稻,两系法杂交水稻由于不受恢保关系的限制,配组自由,提高了杂种优势利用的效率,因而得到了广泛应用。但是,两系不育系的选育是一个漫长的过程,而基因编辑技术在温敏不育系选育中的应用,可望加快育种进程;【材料与方法】以目前生产上应用最广泛的温敏不育基因tms5为靶基因,选择优良的籼稻、粳稻种质资源以及三系保持系等材料作为受体,针对TMS5位点进行基因编辑,筛选不含转基因成份的单株,对其花粉育性进行温敏特性的鉴定,选择合适的材料作为温敏不育系配制杂交组合;【结果与分析】首先用CRISPR/Cas9技术,以中花11为材料,对TMS5基因的10个靶位点进行编辑,都获得了缺失、插入和碱基替换等不同类型的突变体,突变频率在10%-90%之间,其中,TMS5a和TMS5b的双靶点组合突变频率高于80%,从T₁代中筛选出的不同类型的纯合突变体,都表现为高温败育,低温可育,为典型的温敏不育。用TMS5a与TMS5b的双靶点组合,分别转化不同类型籼稻、粳稻和三系保持系,都获得了温敏不育的突变体,通过T₁代的选择,筛选到不含转基因成份的温敏不育的纯合体。选取筛选到的温敏不育材料作为母本,配制杂交组合,多个材料都具有优良温敏不育系的潜质,其中一个温敏不育材料配制了10个组合,有7个组合都高于对照组合;连续两年都有相同的趋势;【结论】利用基因编辑技术对TMS5进行编辑,可望改变传统温敏不育系的选育方法,加快两系不育系的选育进程,提高育种效率。更多还原