【摘 要】
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粒形性状是少数同时影响水稻产量和品质的重要性状。项目组前期以大粒籼稻品种特大籼为供体亲本和小粒粳稻品种日本晴（Nipponbare,NPB）为轮回亲本构建的遗传群体,将控制水稻粒形的基因GS2.1精细定位在水稻第2染色体分子标记2M-7-1～2M-9约160.6kb的区间内。本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术和遗传互补实验,以及稻瘟病抗性鉴定,验证了GS2.1的功能,对于解析水稻籽粒粒形
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粒形性状是少数同时影响水稻产量和品质的重要性状。项目组前期以大粒籼稻品种特大籼为供体亲本和小粒粳稻品种日本晴（Nipponbare,NPB）为轮回亲本构建的遗传群体,将控制水稻粒形的基因GS2.1精细定位在水稻第2染色体分子标记2M-7-1～2M-9约160.6kb的区间内。本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术和遗传互补实验,以及稻瘟病抗性鉴定,验证了GS2.1的功能,对于解析水稻籽粒粒形遗传机制和水稻品种粒形改良具有重要意义。主要研究结果如下:1)对日本晴背景的大粒近等基因系（GS2.1-NIL）采用CRISPR/Cas9技术敲除GS2.1。调查T1代纯合突变系CR-NIL-20、CR-NIL-23以及受体大粒NIL的粒形和主要农艺性状。与GS2.1-NIL相比,基因敲除系籽粒长度、厚度和千粒重极显著降低,粒长下降17.59%～23.27%,粒厚减少2.94%～7.14%,千粒重降低30.39%～32.82%;基因敲除系株高、穗长显著降低。2)在NPB和GS2.1-NIL中GS2.1的CDS区间存在5个碱基的变异,对NPB和GS2.1-NIL中的GS2.1等位基因分别构建过表达载体进行转基因。大粒等位基因GS2.1转基因株系GS2.1OE-1的粒长比日本晴显著增加了20.2%,粒宽、粒厚则无显著差异。小粒等位基因GS2.1过表达转基因株系粒长、粒宽和粒厚均显著减小,分别减小3.3%、10.4%和9.9%。结果进一步验证了GS2.1对粒长起正调控作用,显著增加稻谷粒长。3)在浏阳大围山种植水稻材料大粒GS2.1-NIL和NPB,进行稻瘟菌田间病圃抗性鉴定,结果显示诱病品种CO39的发病等级为8.7级,NPB为6.1级,GS2.1-NIL为3.6级。对GS2.1敲除株系CR-NIL-15、GS2.1-NIL和NPB进行离体接种试验,结果显示CR-NIL-15和NPB的病斑面积和菌丝量均显著大于GS2.1-NIL,证实GS2.1敲除导致水稻稻瘟病抗性降低。
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