水稻多胺氧化酶基因(OsPAO4)CRISPR/Cas9编辑突变体的创制

【目的】稻瘟病是水稻生产上的重要限制因素,挖掘与利用抗病基因是实现水稻高产稳产的重要保障。前期研究发现,稻瘟病抗性相关osa-miR-21可能通过靶向调控多胺氧化酶基因OsPAO4调节水稻稻瘟病抗性,但目前多胺氧化酶(Polyamine oxidases,PAOs)在水稻抗病中的功能研究尚未见报道。为进一步探究其在水稻抗病中的可能生物学功能,本研究利用CRISPR/Cas9编辑技术对水稻OsPAO4基因进行定点编辑并对其后代突变体进行分析。【方法】在OsPAO4第2外显子处设计了1个20 bp的编辑靶点,将靶点核苷酸片段克隆至pRGEB32载体,获得OsPAO4编辑载体。随后,利用农杆菌介导法转化水稻Pik-H4 NIL愈伤组织中,经过再生培养、潮霉素检测获得转基因阳性植株,并对T_(0)代植株靶位点附近DNA序列进行PCR和测序分析。【结果】OsPAO4基因被成功编辑,最终获得25个转基因阳性植株,并在T_(0)代产生多种突变类型:3株纯合突变、18株杂合突变和4株未发生编辑的植株。此外,T_(0)代杂合突变ospao4-8的颖壳颜色由紫色变为深灰色,且ospao4突变体中过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性有所升高,推测OsPAO4可能参与水稻的基础免疫过程。【结论】创制了多种类型ospao4突变体材料,初步确定OsPAO4可能参与水稻免疫过程的调控,为进一步深入揭示OsPAO4基因的具体生物学功能和分子调控机制奠定了重要基础。