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科研创新进展: 水稻OsTB1- IPA1基因组模块设计,创制壮秆大穗新种质 
作者:重点实验室
来源:中国水稻研究所
发布时间:2020-03-06

近日,我所基因组模块创制创新团队在PBJ在线发表了题为“Production of novel beneficial alleles of a rice yield-related QTL by CRISPR/Cas9”的研究论文。该研究基于定位的超级杂交水稻的壮秆QTL,结合IPA1、DEP1和OsTB1基因调控网络信息,利用基因编辑技术设计OsTB1- IPA1基因组模块,创制了壮秆大穗新种质。

研究人员利用两优培九杂交种重组自交系,以及9311/日本晴的染色体片段代换系,定位了茎秆粗度和抗折力的三个QTL,分别位于SD1、APO1(SCM2)和OSTB1位点附近,发现粗秆品种Chugoku117(中国117)、中超123和9311的Ostb1位点是一个半显性突变,在幼穗分化期产生异位增强表达,具有多效性功能,既能促进茎秆变粗,又能增加穗粒数。序列分析发现,OsTB1基因上游5’端非编区的TGTG插入突变是改变基因转录水平,造成不同茎秆粗细差异。因此,研究人员在OsTB1上游区1Kb左右区域设计了6个特定sgRNA, 并整合一个编辑载体转到正常OsTB1的日本晴水稻中,获得三种类型的水稻编辑品系:第一种类型是类似编码区突变的fc1失去功能突变体,多分蘖,茎秆变细软且矮,穗子短小;第二种与野生型相比,株型变化不大,说明有些突变对OsTB1基因转录影响不大;第三种茎秆变粗,穗粒数增加,植株变高,但增加的幅度不一样,有利于高效地创造出生产上有利等位突变种质。

该研究得到了国家自然科学基金和中国农业科学院创新工程的资助。我所水稻生物学国家重点实验室崔永涛博士和胡兴明博士为论文并列第一作者,钱前研究员和日本名古屋大学Makoto Matsuoka教授为共同通讯作者。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/PBI.13370


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