靶向突变OsNramp5基因创制镉低积累籼型杂交稻亲本及组合

• 作 者: 唐丽 李曜魁 毛毕刚 韶也 胡远艺 彭彦 张丹
• 机 构: 杂交水稻国家重点实验室
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 镉污染 杂交水稻 基因组编辑技术 两优低镉1号

培育镉低积累水稻品种是解决"镉大米"问题最直接与最经济的方法;培育在重度镉污染稻田种植稻米镉含量不超标的水稻品种,一直是常规育种没能解决的技术瓶颈。利用基因组编辑技术CRISPR/Cas9,靶向突变了华占和隆科638S中吸收镉的转运蛋白基因OsNramp5,对T₀代植株进行靶位点测序,筛选到突变单株;经过T₁代自交分离群体的分子检测,快速筛选到不含选择标记、Cas9蛋白和载体骨架等转基因成分的纯合突变体;经过T₂代、T₃代分子检测,元素含量测定和农艺性状考察,获得了遗传性状稳定、无转基因成分的突变系杂交稻父母本低镉1号、低镉1S;低镉1号、低镉1S杂交获得高产、优质、低镉组合两优低镉1号。通过镉处理水培、盆栽和多年多点不同程度镉污染大田试验发现:1)在苗期水培条件下,用0.5μM和2.5μM CdCl₂胁迫处理,低镉1号地上部分和根的Cd含量均分别降至对照的10%和25%以下,OsNramp5突变造成的降Cd效应随着Cd浓度的增高而越来越小;2)在大田试验中,低镉1号及其组合两优低镉1号的稻谷镉含量均稳定低于0.09 mg/kg,较野生型对照极显著降低,降低幅度最大可达98%以上,远低于国家0.2 mg/kg限量标准（GB2762-2015）值;3)低镉1号及其组合两优低镉1号的群体整齐一致,株高、株叶形态、生育期、产量和米质等主要农艺性状与原始对照品种华占、隆两优华占无显著差异,具有较好的生态适应性。镉重污染稻田栽培能够产出稻米镉含量不超标的籼型杂交水稻亲本与组合的育成,可为我国从根本上解决"镉大米"问题提供科技支撑。