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利用CRISPR/Cas-9技术创制水稻温敏核不育系

吴明基 林艳 刘华清 陈建民 付艳萍 杨绍华 王锋

吴明基, 林艳, 刘华清, 陈建民, 付艳萍, 杨绍华, 王锋. 利用CRISPR/Cas-9技术创制水稻温敏核不育系[J]. 福建农业学报, 2018, 33(10): 1011-1015. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.001
引用本文: 吴明基, 林艳, 刘华清, 陈建民, 付艳萍, 杨绍华, 王锋. 利用CRISPR/Cas-9技术创制水稻温敏核不育系[J]. 福建农业学报, 2018, 33(10): 1011-1015. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.001
WU Ming-ji, LIN Yan, LIU Hua-qing, CHEN Jian-min, FU Yan-ping, YANG Shao-hua, WANG Feng. Development of Thermo-Sensitive Male Sterile Rice with CRISPR/Cas9 Technology[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(10): 1011-1015. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.001
Citation: WU Ming-ji, LIN Yan, LIU Hua-qing, CHEN Jian-min, FU Yan-ping, YANG Shao-hua, WANG Feng. Development of Thermo-Sensitive Male Sterile Rice with CRISPR/Cas9 Technology[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2018, 33(10): 1011-1015. doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.001

利用CRISPR/Cas-9技术创制水稻温敏核不育系

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2018.10.001
基金项目: 

福建省自然科学基金项目 2016J01132

福建省科技计划项目——省属公益类科研院所基本科研专项 2016R1018-11

福建省科技计划重大专项 2015NZ0002-3

详细信息
    作者简介:

    吴明基(1976-)男, 助理研究员, 研究方向:水稻遗传育种(E-mail:839845032@qq.com)

    通讯作者:

    王锋(1963-), 男, 博士, 研究员, 研究方向:水稻基因工程与遗传育种(E-mail:wf@fjage.org)

  • 中图分类号: Q81;S511

Development of Thermo-Sensitive Male Sterile Rice with CRISPR/Cas9 Technology

  • 摘要: 水稻光温敏核不育系的选育是两系法杂交稻选育的关键环节。温敏不育基因tms5在生产上应用最为广泛,通过CRISPR/Cas9基因组编辑技术突变可育水稻品种的TMS5基因,可以快速选育水稻温敏型两系不育系。利用CRISPR/Cas-9技术创制水稻温敏核不育系的试验结果表明:通过构建CRISPR/Cas-9基因编辑载体TMS502,转化优良中间材料GH89获得10株T0代转基因苗,有6株产生了插入或缺失突变,其中纯合突变株tms5-1和双等位突变株tms5-4在T0代就表现出温敏不育特征;T1代非转基因单株中共有4种纯合突变基因型,突变类型与T0代检测结果一致,并未产生新的突变;T2tms5不育系材料的温敏不育起点温度约为24℃,符合水稻两系不育系选育要求。研究结果证明了利用基因编辑技术培育水稻两系不育系的有效性,所创制的不育系可供进一步选育利用。
  • 图  1  PCR鉴定T0代转基因阳性植株

    注:M为分子量标记,H2O是以无菌水为模板的阴性对照,+为潮霉素阳性对照。

    Figure  1.  Positive PCR identification of T0 transgene plants

    图  2  T1tms5纯合突变体测序

    注:A为GH89野生型;B为tms5-1-1(插入A);C为tms5-2-1(插入T);D为tms5-5-5(缺失G);E为tms5-9-1(缺失CCACCGG)。

    Figure  2.  Representative sequences of T1 homozygous tms5 mutants

    图  3  日均温22℃和28℃的温度条件下tms5-1突变体与野生型的花药形态及花粉育性

    注:标尺长度上四图为1 mm,下四图为60 μm。

    Figure  3.  Anther morphology and pollen fertility of tms5-1-wt and tms5-1-1 under day average temperature of 22℃ or 28℃

    表  1  试验所用引物

    Table  1.   Primers used for the study

    引物名序列(5′-3′)试验目的
    TMS502-SCAGCCACCGCGCCGCCACCGGGTsgRNA构建
    TMS502-AAACACCCGGTGGCGGCGCGGTGGsgRNA构建
    TMS5F1CCATCGTGCTTCGTGCCATMS5基因扩增、测序
    TMS5R1CTGCTTGATCTCGCTCCCTMS5基因扩增、测序
    HptFAGGTCAGGCTCTCGCTAAAC转基因阳性株检测
    HptRACGTAAGGGATGACGCACAAT转基因阳性株检测
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    表  2  人工气候箱处理的光温条件

    Table  2.   Light and temperature conditions in phytotron

    时间/
    (时:分)
    日加权平均温度/℃光照/
    (μmol·m-2·s-1)
    282422
    2:002520180
    5:002523210
    5:30252321150
    8:00272523300
    11:00332725480
    16:00292523300
    20:00272321150
    2:002520180
    下载: 导出CSV

    表  3  tms5突变体花粉育性鉴定

    Table  3.   Pollen fertility of tms5 mutants

    材料花粉黑染率/%自交结实率/%
    22℃24℃28℃自然条件22℃24℃28℃自然条件
    tms5-1-175.11.20036.2000
    tms5-5-578.50.80038.1000
    tms5-9-183.10.50035.2000
    tms5-1-wt90.691.291.889.685.183.582.381.4
    注:花粉黑染率及自交结实率均为10株的平均值,自然条件指福州7月1~20日的长日高温条件。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-16
  • 修回日期:  2018-09-29
  • 刊出日期:  2018-10-28

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