Gn1a基因靶向敲除对粳稻产量构成因素的影响

【目的】我国多数人口以稻米为主食,稻米产量关系国家粮食安全,提高单产仍然是目前水稻育种最重要的目标。水稻中OsGn1a/OsCKX2基因失活被报道可提高穗粒数从而提高产量。拟通过CRISPR/Cas9技术在粳稻品种“晚粳34”中对该基因进行靶向敲除,从而快速提高其产量。【方法】通过基因编辑技术对OsGn1a基因进行定点突变,在成功获得OsGn1a基因功能缺失突变体后,利用获得的同时包含野生型和突变型的3个独立突变株系衍生的不含转基因成分的纯合突变株(突变组)和非突变株(野生型对照组)姊妹系(T3代)进行试验,同株系突变组和对照组不同重复(3个重复)田间排布采用完全随机设计,不同株系独立排布,通过比较3个株系各自突变组和对照组间产量构成因素之间的差异,探究Gn1a基因功能缺失对“晚粳34”产量构成因素的影响。【结果】3个株系(编号分别为#01、#06和#16)突变组与对照组相比,每穗粒数均显著增加,增幅分别为26.2%、19.8%和19.0%,均值21.67%;对于千粒质量,其中两个株系(#06和#16)突变组也显著增加,增幅分别为8.0%和8.8%,而另一个株系则无显著差异;而对于有效分蘖数,从均值上看3个株系均不同程度降低,不过只有#06和#16两个株系差异显著,降幅分别为9.8%和15.7%,另外一个株系降幅虽然高达13.4%,但统计上差异并不显著;对于结实率,3个株系均无显著差异。依据产量构成因素数据计算单株理论产量,突变组与对照组相比,3个株系的单株理论产量变化并不一致,从均值上看,2个突变体株系(编号分别为#01和#06)增产(增幅35.1%和18.5%),但统计上差异并不显著,另外1个突变体株系(编号为#16)减产(减幅27.3%),统计上差异显著。【结论】在粳稻中敲除OsGn1a基因可有效提高穗粒数,但可能伴随千粒质量和有效分蘖数的变化,在某些环境下可使千粒质量增加同时导致分蘖数减少,最终单株产量也发生变化,不同条件下可能获得不同结果,提示育种中仅仅通过应用Gn1a无功能等位基因并不一定能提高水稻产量。

利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

【目的】为了尝试快速培育低镉籼稻,【方法】选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响【。结果】成功获得了前述品种的Os Nramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5%;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8%;锰含量也降低52.7%,铬含量增加59.5%,铅含量在华占中增加79.1%,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9%。【结论】通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力。

水稻线粒体特异序列在细胞质多态性鉴定中的应用

为了开发一套用于水稻细胞质多态性鉴定的分子标记,本研究通过对已测序的4个水稻线粒体基因组CW-CMS、LD-CMS、Nipponbare和9311线粒体基因组进行比较分析,获得55个大于100 bp的线粒体特异序列,并开发出一套水稻线粒体特异序列分子标记。该套分子标记稳定可靠,在对随机选择的23个水稻品种的线粒体组型鉴定中,共有24个线粒体特异标记扩增出多态性,使用UPGMA法聚类分析,在相似系数为0.46,可以将23水稻品种分为2大类群,其中第一大群可分为两个小类群,类群Ⅰ为粳稻聚类群,该类群大部分为粳稻品种,同时也有2个籼稻品种,推测这两个品种细胞质来源于粳稻;类群Ⅱ包含两个籼稻品种,与粳稻的细胞质亲缘关系较近;而第二大聚类群全部为籼稻品种,大部分品种间多态性丰富。因此,该套水稻线粒体特异序列标记可用于水稻细胞质多态性鉴定分析,同时该类型分子标记的开发对于其他物种的细胞质多态性鉴定具有指导意义。

高产优质杂交晚稻新组合吉优225

吉优225是江西省农业科学院水稻研究所和江西省超级水稻研究发展中心利用广东省农业科学院水稻研究所选育的吉丰A与自育的恢复系R225配组育成的高产优质杂交晚籼稻新组合,2014年4月通过江西省农作物品种审定委员会审定(赣审稻2014014)。该组合具有高产、优质、适应性广等特点,适宜在江西稻区作二晚种植。介绍了吉优225的选育过程、产量表现、特征特性、栽培和制种技术要点。