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盐胁迫对杂交稻隆两优华占及其亲本种子萌发和幼苗生长的影响
《杂交水稻 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：以杂交稻组合隆两优华占及其2个亲本隆科638S和华占为试验材料,萌发期设置6个NaCl质量分数梯度（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%）和苗期设置3个NaCl质量分数梯度（0.4%、0.8%和1.2%）来模拟盐胁迫试验,以清水为对照,分析盐胁迫对杂交稻及其亲本种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,在各质量分数的盐胁迫处理下,萌发期各项指标均不同程度地受到盐胁迫影响,多数指标值均随盐质量分数升高而下降,且质量分数0.6%是隆两优华占及其亲本的耐盐临界值。在0.2%～0.6%NaCl胁迫下3个品种发芽率、发芽指数、活力指数、胚芽长的盐胁迫抑制率在品种间存在显著差异,进一步通过隶属函数值综合评价,得出3个品种萌发期耐盐性由强到弱分别为隆两优华占、华占和隆科638S;苗期盐胁迫下3个品种中隆两优华占地上部分K+/Na+比值最大,表明其耐盐性最强。综合萌发期隶属函数值和苗期K+/Na+比值可以得出,杂交组合隆两优华占与其亲本比较,耐盐性更强,说明水稻的耐盐性具有一定的杂种优势。
关键词： 杂交水稻 隆两优华占 盐胁迫 耐盐性 种子萌发 幼苗生长 杂种优势
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盐胁迫对超级稻'超优千号'及亲本萌发和幼苗生长的影响
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：本研究以1.8*10~4kg/hm~2超级稻攻关品种'超优千号'及亲本('广湘24S','R900')为供试材料,在萌发期共设置0、0.2%、0.4%、0.8%、1.0%和1.2%这6个不同盐浓度处理,对发芽率、发芽指数、活力指数、胚芽长、胚根长等性状指标进行观测;在幼苗期,分别设置0、0.4%、0.8%和1.0%这4个不同盐浓度处理,对幼苗的根长、苗高、鲜重、地上/地下部分K~+/Na~+含量等指标进行测定.结果表明:(1)除0.2%盐浓度条件促进'超优千号'的发芽外,其余情况下随盐浓度升高3个品种的发芽率、相对发芽率、发芽指数与活力指数均呈下降趋势,但不同品种各项指标的下降幅度有所不同;(2)不同盐浓度胁迫对3个品种的胚芽和胚根生长均有抑制作用(0.2%盐浓度,'超优千号'胚芽除外);(3)利用隶属函数分析萌发期各性状指标,发现萌发期耐盐性由强到弱为'超优千号'、'R900'、'广湘24S';(4)盐胁迫对3个品种幼苗的生长有不同程度的抑制且对根的生长影响更加明显,其中'超优千号'幼苗的各项指标平均减少程度最小;(5)盐胁迫下幼苗地上部分、地下部分的Na~+含量都有显著增加,K~+/Na~+比都随盐浓度的增加而依此降低,但不同品种间的变化有差异.本研究分析探讨了盐胁迫对杂交稻及亲本品种萌发和幼苗生长的影响,以期为耐盐水稻新品种选育提供依据.
关键词： 盐胁迫 超级杂交稻 '超优千号'及亲本 种子萌发 幼苗生长
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利用CRISPR/Cas9技术创制水稻落粒性基因qSH1突变体及突变特征分析
《农业生物技术学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：落粒性是与水稻(Oryza sativa)生产密切相关的重要农艺性状之一,落粒性过强既不利于稻谷收获,也不适于水稻的机械化生产。落粒性基因qSH1 (QTL of seed shattering in chromosome 1;LOC_Os01g62920)是控制水稻落粒性的主效基因之一,其在小穗离层区域(abscission zone, AZ)的表达促进了离层结构形成,最终导致落粒性形成。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,在qSH1的编码区起始密码子附近及位于其开放阅读框12 kb处5'端调控区的一个关键SNP位点设计5个靶位点,构建3个不同的CRISPR/Cas9植物表达载体,转化受q SH1基因主效调控的易落粒大穗型籼稻(Oryza sativa ssp.indica)品种HR1128。经PCR检测鉴定,获得了31株T0代转基因阳性植株。对其靶位点PCR扩增及测序分析发现,3个不同的表达载体的突变效率分别为85.71%、76.92%、63.64%。选择10个T0代突变植株深入分析靶位点突变特征,发现靶位点的突变类型包括了碱基缺失、碱基插入及碱基替换等类型,突变基因型包括了纯合突变、杂合突变、双等位突变及嵌合突变4种模式。进一步预测并分析了编码区和调控区靶位点突变所引起的效应发现,编码区靶位点突变引发移码突变,从而导致氨基酸翻译的提前终止;而调控区靶位点突变可能影响ABI3 (abscisic acid insensitive3)型转录因子的结合,使得qSH1基因的转录表达异常。本研究成功实现了对水稻q SH1基因及其调控区的定点编辑,获得了一系列不同类型的T0代突变植株,并对其突变特征进行了统计分析,为进一步分析、挖掘qSH1基因新功能及关键调控位点、培育落粒性适中的水稻新品种提供了理论依据和材料基础。
关键词： CRISPR/Cas9系统 落粒性 qSH1 突变特征
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利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定向降低水稻落粒性
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】易落粒既不利于稻谷收获,也不适宜于水稻机械化生产。利用现阶段前沿的分子育种手段——CRISPR/Cas9技术对水稻落粒性主效基因qSH1进行定点编辑,并调查分析易落粒性状的改良效果,为创制稳产和适合机械化生产的水稻新种质奠定材料基础和探索新途径。【方法】以qSH1为靶标基因,根据CRISPR/Cas9技术原理设计靶标位点。将所设计的靶点序列在水稻参考基因组中比对分析以排除非特异性靶位点,最终筛选出qSH1-T1和qSH1-T5靶标位点。化学合成靶位点寡核苷酸序列,退火后分别与pYLg RNA-U3、pYLg RNA-U6a载体连接构建U3-qSH1T5-g RNA、U6a-qSH1T1-g RNA表达盒,最后将2个g RNA表达盒同时连接至pYLCRISPR/Cas9表达载体中,构建pYLCRISPR/Cas9-qSH1-T51表达载体。利用农杆菌介导转化易落粒的籼稻品种HR1128,以潮霉素抗性为筛选标记筛选获得T0代转基因阳性植株。利用靶位点扩增测序法判断T0代转基因植株在预期靶标位点是否发生突变,并进一步分析突变类型及基因型。将靶点序列在水稻参考基因组中比对,选择与靶点序列匹配度大于或等于15 bp且3′端具有NGG的位点作为潜在脱靶位点进行脱靶效应评估。利用潮霉素基因及靶点检测进一步筛选无T-DNA成分的qsh1突变植株并进一步构建qsh1突变系,并分析qsh1突变系的落粒性、qSH1的表达量及预测编码氨基酸序列。【结果】pYLCRISPR/Cas9-qSH1-T51载体成功地实现了对qSH1靶标位点的定点编辑。在T0代转基因阳性植株中获得7个突变单株,其中qSH1-T1和qSH1-T5靶点的突变频率分别为54.55%和63.64%,突变基因型包括纯合突变、杂合突变、双等位突变和嵌合突变,突变类型包括碱基插入、碱基缺失及碱基突变。通过对T1代植株进行潮霉素基因筛选、靶位点扩增测序,结果表明,在T1代植株中Cas9载体骨架和qSH1突变位点都发生了分离,获得2种不含T-DNA成分的qsh1纯合突变株,并以此构建2个T2代qsh1纯合突变系群体(17SZ01和17SZ02)。对46株转基因阳性植株进行脱靶效应分析,发现3个潜在脱靶位点均未发生突变,表明所设计的靶标位点具有较高的特异性。通过落粒性测定分析表明,与野生型对照相比,2个qsh1纯合突变系的落粒性显著降低。进一步分析发现,2个突变系氨基酸翻译均发生改变并提前终止,同时17SZ01突变系qSH1的表达量显著降低。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对水稻基因组进行定点编辑定向改良水稻品种落粒性,是一条高效、安全的分子改良育种策略。
关键词： CRISPR/Cas9 基因编辑 水稻 qSH1 落粒性
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