OsGA20ox2基因过量表达对水稻性状的影响

为研究水稻赤霉素20-氧化酶2(OsGA20ox2)基因的过量表达对水稻株高和生长发育的影响,通过RT-PCR扩增OsGA20ox2基因并构建该基因的过量表达载体pS12Q,采用农杆菌介导法遗传转化水稻,获得了高秆转基因植株。获得T0代的85株中,对其叶片基因组DNA进行Hyg基因扩增,发现其中2株为转基因植株且表现为高秆。分析其T2代表型,高秆植株与对照相比,株高增加9.41%(P<0.05);穗颈长增加15.62%(P<0.05);倒1节间长度增加8.46%(P<0.05);穗长增加7.98%(P<0.05);穗粒数增加6.8%(P<0.05);分蘖数增加了12.5%(P<0.05);百粒重增加2.6%(P<0.05);开花提前10天。这些性状导致高秆植株的产量增加,生育周期缩短。RT-PCR结果显示OsGA20ox2基因在高秆植株茎中的表达高于对照,促进了水稻茎的延伸。结果表明OsGA20ox2基因的过量表达影响了水稻的株高和生长发育。

CRISPR/Cas 9基因编辑技术降低贵州禾株高研究

为获得株高降低的贵州禾水稻新种质,以贵州禾高秆糯稻材料黎平杂边禾为研究材料,根据CRISPR/Cas 9靶位点设计原则设计水稻OsGA20ox2基因的特异性靶点sgRNA序列,构建水稻OsGA20ox2基因的CRISPR/Cas 9定点突变载体,利用农杆菌介导的愈伤转化法遗传转化黎平杂边禾,通过潮霉素筛选,以及PCR分子检测,获得16株转基因植株。对筛选获得的转基因植株基因进行测序,获得7株OsGA20ox2基因靶位点被编辑的突变转基因植株。研究表明,T 1代突变体植株株高比黎平杂边禾降低了29.6%。

水稻中的“伥鬼”:不同表观遗传状态的同一转基因之间的相互作用

位于同源染色体的一对等位基因通过减数分裂与受精独立地遗传给子代,在F1及随后的世代中等位基因独立地表达,这一过程中DNA序列是其表达调控与功能的决定因素。但是基因组印记、X染色体失活、副突变等生命现象并不符合孟德尔遗传定律。在本研究中,利用强启动子35S驱动赤霉素代谢酶编码基因OsGA2ox1,并遗传转化水稻,获得的OsGA2ox1ectopicexpression(GAE)转基因水稻表现出植株矮化、叶色深绿、开花延迟等赤霉素严重缺失的典型表型。在转基因植株的后代中出现了表型恢复、与野生型相同的植株。基因型鉴定发现它们含有35S::OsGA2ox1,但是OsGA2ox1的转录降低到与野生型相当的水平,因此将其命名为OsGA2ox1 silencing(GAS)。进一步研究发现,与矮化的GAE植株相比,GAS的35S启动子上DNA甲基化水平明显升高,表明基因沉默很可能发生在转录水平上。利用这些转基因沉默的GAS与OsGA2ox1超表达的GAE水稻进行正反杂交,所得到的F1代植株都未呈现出赤霉素缺失表型,并且它们35S启动子上的DNA甲基化水平与GAS一样高。在随后的F2、F3代群体中也未出现过矮化的植株。这表明在F1代植株中,GAS沉默的35S::OsGA2ox1与GAE超表达的35S::OsGA2ox1之间发生了相互作用,改变了超表达的35S::OsGA2ox1表观遗传学状态,而且改变后的35S::OsGA2ox1的表观遗传学状态可以稳定地遗传给后代。本研究的发现将为转基因聚合育种提供重要的理论指导。