利用CRISPR/Cas9技术编辑DTH8基因改良水稻99-25的抽穗期
2021-01-08高瑞钰赵倩倩姚方印
张 浩,柳 絮,宣 宁,张 华,高瑞钰,赵倩倩,姚方印
(1.山东师范大学,山东 济南 250014;2.山东省农业科学院 生物技术研究中心,山东 济南 250100)
水稻抽穗期(Heading stage)作为水稻生命活动的一个重要生理时期,它决定了水稻品种的种植区域和环境适应性。水稻的抽穗期(开花时间)主要是由感光性(Photoperiod sensitivity,PS)、感温性(Temperature sensitivity,TS)和基本营养生长状况(Basic vegetative growth,BVG)3个因素决定的[1]。水稻属于短日照植物,一般来说在长日照条件下抽穗期延长,短日照条件下抽穗期缩短,高温环境下抽穗期缩短,低温环境下抽穗期延长。水稻营养物质的积累时间和光合作用的长短,及籽粒的灌浆时间和生长进程都受到抽穗期的影响,因此,要使种植品种达到高产稳产的效果,必需关注抽穗期这一性状。研究学者从粳稻品种日本晴和籼稻品种(Kasalath)杂交后代的分离群体中鉴定出了一定数量的与开花调控有关的QTLs,包括Hd1、Hd2/Ghd7.1/OsPRR37、Hd3a、Ghd7和DTH8/Ghd8[1-5]。一些开花基因如Ghd7、DTH8等存在一因多效现象,这些基因不仅能作为主效基因调控水稻的生育期,同时可以通过调控生长发育过程和植株的形态结构来调控水稻产量构成因素。DTH8(Ghd8/Hd5)是株高和抽穗期多效性控制基因,全长1 156 bp,含有1个外显子,编码一个由297个氨基酸组成的多肽[2,5-6]。DTH8在许多组织中表达,长日照条件下能下调Ehd1和Hd3a的转录,且独立于Ghd7和Hd1;DTH8通过调节Ehd1、RFT1和Hd3a使水稻开花期延长,但短日照条件下促进水稻提前开花[5]。长日照条件下,导入Asominori中有功能的DTH8等位基因能显著增加CSSL61的抽穗期和株高[6]。综上所述,DTH8不仅能同时调控水稻的生育期、株高和产量性状,还能调控分蘖数和穗部分枝,当DTH8突变后,能有效减弱水稻的光周期敏感性。……
