利用CRISPR/Cas9技术创制水稻苗期耐盐新种质

【作者】 周雷； 韩晓丽； 徐华山； 黄见良； 游艾青；

【机构】 粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室/湖北省农业科学院粮食作物研究所； 华中农业大学植物科学技术学院；

【摘要】 【研究背景】耐盐碱水稻作为沿海滩涂和盐碱地改良的首选粮食作物,综合利用潜力巨大。通过创新耐盐碱水稻种质,培育耐盐碱水稻新品种并大面积推广应用,是保障世界粮食安全的重要举措之一。【材料与方法】本研究以育种骨干亲本三系恢复系R192为受体,利用CRISPR/Cas9技术定向编辑控制水稻耐盐性的主效Os RR22基因,在外显子区设计了两个不同特异靶位点构建Cas9/gRNA表达载体,通过农杆菌介导的籼稻品种转化方法获得转基因植株。【结果与分析】获得Os RR22基因敲除的转基因T0代8个单株,利用PCR扩增、序列比对方法对转基因苗进行筛选,在T2代鉴定出OsRR22基因敲除纯合且不含转基因载体骨架的突变株系M16和M18,分别在外显子区+1bp和-20bp。在三叶一心期用浓度为0.4%和0.8%两种Na Cl溶液进行了苗期耐盐性鉴定,结果表明:在无盐处理的条件下,突变体M16、M18与野生型R192的株高、绿叶数、总干重和总鲜重无显著差异。但在两种盐浓度处理后,突变体M16、M18与野生型R192的株高、绿叶数、总干重和总鲜重呈现极显著差异;其中,突变体M16、M18、野生型R192在两种胁迫下株高差异不显著,绿叶数、总鲜重和总干重差异显著。这些结果表明利用CRISPR/Cas9技术诱导产生的OsRR22基因突变体提高了水稻的耐盐性。0.4%和0.8%两种浓度盐害处理条件下,M16、M18的绿叶数和总鲜重与在无盐处理条件下差异显著,株高和总干重差异不显著,猜测Os RR22基因可能与盐胁迫下的光合作用和保水性相关。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9技术诱导产生的Os RR22基因突变新种质能够提高水稻的耐盐性,为水稻的耐盐性改良提供参考。更多还原