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基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展

2021-12-28姜恭好段海燕

南方农业 2021年34期
关键词:水稻

李 萌,姜恭好,段海燕

(黑龙江大学现代农业与生态环境学院,黑龙江哈尔滨 150080)

基因编辑,又称基因组编辑或基因组工程,是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术或过程。基因编辑技术通过插入和敲除基因、定点突变和碱基替换等对基因组靶位点进行一系列的人工修饰,以获得新的功能或表型,甚至创造新的物种,在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力,尤其是在植物遗传改良和新品种培育方面应用十分广泛。

1 基因编辑技术在水稻遗传改良中的应用进展

1.1 提升水稻育种速度和效率

近年将基于CRISPR/Cas9 系统的基因组定点编辑技术不断应用于水稻,用来深入研究水稻基因功能和精准培育水稻品种,而传统基因组编辑技术只可对水稻基因片段随机删除或插入,精准插入效率不高。Yuming Lu 等用硫代修饰和磷酸化修饰供体片段,成功提升敲入靶向的效率,对约1 400 株植株进行编辑,成功效率平均值为25%,高者可达47%;此方法还能够在4 个位点进行靶向敲入,改进该方法得到重复片段介导的同源重组方法,能够精准有效融合原位标签蛋白并实现片段的替换,该效率约为11%[1]。覃玉芬等通过CRISPR/Cas9 技术系统编辑水稻品种GXU41 中TMS5的两个靶点位,获得纯合突变的T0代阳性植株,并在T1代获得到无外源标记的植株[2]。由此证明该技术能够提升获得TGMS 系的效率。Yusong Lv 等同样利用该技术基因编辑定点突变OsPAO5,实验发现其启动子区域存在天然SNP 能够介导水稻中胚轴性状的驯化,在提升水稻出苗速率的同时,为后续耐直播水稻品种分子育种研究提供重要数据支撑[3]。……

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