应用CRISPR/Cas9技术研究水稻OsPIN10a基因功能

生长素输出载体蛋白(PIN-FORMED,PIN)是控制生长素极性运输的关键蛋白。OsPIN10a是单子叶植物特异的生长素输出载体蛋白,但其生物学功能报道甚少。本研究在OsPIN10a基因的第1个外显子上设计编辑位点,构建了OsPIN10a的CRISPR/Cas9基因编辑载体。通过遗传转化水稻粳稻品种‘日本晴’获得19株转基因植株。测序分析表明14个转基因株系中有7种不同的突变类型,总突变率为73.68%。进一步鉴定获得4种不同类型的纯合突变体。序列比对分析表明,这4种类型的突变均造成移码突变和蛋白翻译提前终止,其中2种突变蛋白的长度为7和9个氨基酸,将其命名为ospin10a-1和ospin10a-2;2种突变蛋白的长度为235和232个氨基酸,命名为ospin10a-3和ospin10a-4。跨膜螺旋结构域分析表明这四种突变体中OsPIN10a蛋白的跨膜结构全部消失。幼苗期表型分析表明,ospin10a-1和ospin10a-2突变体植株地上部的生长和不定根的发育都受到显著影响。ospin10a-1和ospin10a-2突变体根的向重性受到显著抑制,说明OsPIN10a参与调控水稻根的向重性。