CRISPR/Cas9系统编辑水稻Wx基因

汪秉琨; 张慧; 洪汝科; 张锦文; 杨睿; 罗琼; 曾千春; 《中国水稻科学 》 2018 北大核心 CSCD

摘要：【目的】直链淀粉含量与稻米品质密切相关。Wx基因是控制水稻直链淀粉合成的主效基因,通过对Wx基因定点编辑以获得稳定遗传、直链淀粉含量适宜的突变体。【方法】构建CRISPR/Cas9表达载体p GK03-Wx-g RNA(靶点1和2分别在Wx基因第1和第2外显子),利用工程菌EHA105遗传转化超级稻楚粳27,潮霉素筛选获得转化株系,对转化株系及其后代进行分子检测、测序、基因表达和遗传稳定性分析以及直链淀粉含量测定。【结果】获得9个独立的T_0代转化株系,靶点1(L1~L5)5个株系,突变频率100%,靶点2(L6~L9)4个株系,突变频率75%。由T_0代突变体衍生出T_1和T_2代株系,测序发现T_0、T_1和T_2代株系出现缺失(单、双、多碱基缺失)和单碱基插入两种突变类型;T_0至T_1代部分株系(L1、L2、L3和L6)发生再编辑,T_1至T_2代遗传稳定。与野生型相比,突变株系RNA水平Wx基因表达量显著下降(P<0.01),稻米直链淀粉含量显著降低(P<0.01),从17.5%降到1.93%。【结论】利用CRISPR/Cas9系统成功编辑水稻Wx基因,获得了稳定遗传、低直链淀粉含量的突变体,为稻米品质改良提供了材料。

关键词： 水稻 CRISPR/Cas9系统 Wx 基因编辑 直链淀粉含量