利用CRISPR/Cas9技术改良三系杂交稻恢复系外观品质

作者：黄娟; 高利军; 李经成; 周维永; 邓国富; 潘英华; 卿冬进; 陈韦韦; 伍豪; 戴高兴^*

来源：西南农业学报, 2023, 36(09): 1835-1842.

DOI：10.16213/j.cnki.scjas.2023.9.002

• 粒型
• CRISPR/Cas9
• 恢复系
• 外观品质

【目的】通过CRISPR/Cas9技术同时编辑多个粒型基因，获得粒长增加、粒宽降低的理想粒型，快速提高三系杂交稻恢复系的外观品质，为三系杂交稻提供优良亲本材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术在恢复系桂恢582(GH582)中同时敲除粒型基因GS3、GW8和TGW3,在T2代选择突变位点纯合无标记基因且符合预期目标的单株鉴定为新恢复系，并对新恢复系进行主要农艺性状及透明度、垩白度、垩白粒率等米质相关性状分析。【结果】对恢复系GH582多个不同粒型突变单株的3个突变基因位点进行测序分析，获得4种突变类型：GW8tgw3GS3、GW8TGW3gs3、gw8TGW3gs3和gw8tgw3gs3。结合粒型分析显示gs3和tgw3基因的单独突变均显著增加了籽粒长(P<0.05,下同);籽粒宽的显著下降主要来自gw8基因突变；三者同时突变(gw8tgw3gs3)使得籽粒长增加的叠加效应明显。选择3基因位点突变体(gw8tgw3gs3)鉴定为新恢复系GH582E。农艺性状分析结果显示，GH582E相较GH582,籽粒长由8.62 mm增加至10.21 mm,增加18.4%;籽粒宽度由2.82 mm下降至2.45 mm,下降13.1%,其他农艺性状无显著变化(P>0.05)。米质分析结果显示，由于GH582E米粒长增加，米粒宽降低，使得透明度升高，垩白粒率和垩白度极显著下降(P<0.01),外观品质得到提升。【结论】通过CRISPR/Cas9技术改良粒型可快速提升水稻恢复系的外观品质，促进现有资源的有效利用，提高杂交稻亲本的育种效率。

• 单位
  广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室; 广西壮族自治区水牛研究所; 广西农业科学院; 广西壮族自治区农业科学院水稻研究所