粳稻高效遗传转化体系鉴选及OsBADH2的基因编辑研究

来源 :长春师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhengpeng19860223
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近年来稻米的香味品质是水稻选育的一个重要性状。OsBADH2基因是影响稻米香味的重要基因,选择优质粳稻品种,针对该基因进行基于CRISPR/Cas9技术的基因编辑,有望创制出香味品质优异的粳稻材料。目前基于CRISPR/Cas9技术在水稻中进行基因编辑的研究均取得阶段性进展,但在安全性及基因编辑效率等方面仍需要充分的优化完善。本研究以建立快速、高效粳稻基因组编辑体系为最终目标。开展了围绕OsBADH2基因的敲除编辑研究。在这项研究中,着重鉴选优化了粳稻组培再生体系。验证了高分辨率溶解曲线(HRM)技术在植物基因组编辑子代的检测的可行性,分析了应用HRM技术筛选植物基因编辑材料的优势。在粳稻组培再生体系的鉴选过程中,本研究以降低时间成本为核心,分析了不同培养基组份配比对愈伤组织诱导、愈伤组织增殖、愈伤组织分化、再生苗生根等环节所需时间的多少;对植物常用的两种基因编辑载体转化方案(农杆菌介导的转化、基因枪介导的转化)进行了比较,比较这两种转化方案所需的时间成本及单位时间的转化概率。本研究首先通过分析OsBADH2基因外显子序列的保守性,选择了3个特异性靶点,分别构建了U6启动子驱动的包含不同靶点的gRNA表达盒,并将其连入植物基因编辑表达载体。比较农杆菌转化以及基因枪转化两种方法介导的瞬时转化体系与稳定转化体系,在鉴选后的粳稻再生体系中对12种非香型粳稻品种(JD1-JD12)进行遗传转化,T0代共获得847株再生材料。经高分辨率溶解曲线(High Resolution Melting,HRM)分析和测序验证,24株T0代材料的OsBADH2基因编辑靶点发生了不同类型的编辑。在T1代材料中获得了7类不含转基因成分,且OsBADH2基因靶点纯合的基因编辑后代材料。本研究结果表明基于基因枪介导的瞬时转化体系,转化再生过程中省略了抗性筛选过程,并辅以高效的HRM检测,能够在T1代即获得位点发生纯合编辑且无转基因成分的基因编辑后代材料。本研究获得的OsBADH2基因编辑的“吉粳88”“JD(1-10)”后代材料也为培育香味品质改良的粳稻品种提供了新材料。
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