贵州地方稻种'平塘黑糯'低温应答类糖基转移酶基因(OsCUGT1)的克隆及突变体创建

作者：蔡明亮; 陈蓉; 黄小贞^*; 赵德刚^*

来源：农业生物技术学报, 2021, 29(01): 12-22.

• 水稻
• 糖基转移酶
• 亚细胞定位
• CRISPR/Cas9
• 潮霉素

糖基转移酶(glycosyltransferase, GTs)在植物的生长发育和逆境胁迫中有重要作用。为了进一步挖掘和研究水稻(Oryza sativa)中新的糖基转移酶的生物学功能,本研究从前期构建的贵州地方稻种’平塘黑糯’(O. sativa ssp. japonica)低温响应转录组文库中,筛选并克隆了1个低温应答类糖基转移酶基因(cold-upregulated glycosyltransferase-like gene 1, OsCUGT1)。荧光定量PCR分析发现,OsCUGT1基因受到低温诱导表达。亚细胞定位结果显示其定位于叶绿体。序列比对结果表明,’平塘黑糯’中OsCUGT1基因与’日本晴’(O. sativa ssp. Nipponbare)相比,存在着多个碱基的差异。其中第511 bp的碱基发生了改变,由C变为A,碱基的改变造成了第170位氨基酸由赖氨酸(lysine, Q)变成了谷氨酰胺(glutamine, K)。对该基因序列进行多样性分析,发现该基因序列具有丰富的单核苷酸多态性,并在基因的外显子区域找到12个SNP位点。系统遗传进化树分析显示,OsCUGT1氨基酸序列在单子叶植物中较为保守。进一步利用CRISPR/Cas9基因组编辑系统,构建了OsCUGT1基因敲除载体。通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的愈伤转化、潮霉素筛选及测序分析,成功获得了OsCUGT1基因的定点编辑突变体。该研究结果为进一步明确OsCUGT1在水稻生长发育以及抗逆过程中的作用提供了研究材料和理论依据。

• 单位
  贵州大学; 贵州省农业科学院; 生命科学学院