【摘 要】
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改良水稻产量相关性状、提高水稻产量仍是水稻育种研究的重要内容。传统的杂交育种方法改良水稻产量性状的不确定性及盲目性,大大限制了水稻产量育种水平的提高。随着大量水稻产量相关性状基因的克隆及相关生物技术的应用,特别是近几年发展起来的基因组编辑技术的应用,为定向改良水稻产量相关性状创造了条件。本论文拟利用基因组编辑技术定向突变几个水稻产量相关性状基因,创制一系列相关基因的突变体,观察其性状表型,探讨定点
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改良水稻产量相关性状、提高水稻产量仍是水稻育种研究的重要内容。传统的杂交育种方法改良水稻产量性状的不确定性及盲目性,大大限制了水稻产量育种水平的提高。随着大量水稻产量相关性状基因的克隆及相关生物技术的应用,特别是近几年发展起来的基因组编辑技术的应用,为定向改良水稻产量相关性状创造了条件。本论文拟利用基因组编辑技术定向突变几个水稻产量相关性状基因,创制一系列相关基因的突变体,观察其性状表型,探讨定点突变这些基因改良水稻相关性状的可能性及特点,为进一步筛选这些基因的优异突变等位基因新材料,开展育种利用创造条件。其主要研究结果如下:利用TALENs技术定点突变了水稻优良恢复系明恢86的株型调控关键基因IPA1。通过将抗性愈伤连续继代培养后分化,获得8种不同序列突变的IPA1突变体。自交结合PCR分析筛选到一些去除了 TALENs表达框的突变植株,已获得3种不含转基因的纯合突变体材料,其IPA1基因序列分别缺失2bp、4bp、23bp。表型分析发现,IPA1基因突变(缺失4bp)能够明显改变水稻株高及分蘖数,株高显著降低,纯合突变体平均矮化25.5cm;分蘖数明显增加,纯合突变体平均分蘖数增加4.7个。纯合突变体在明恢86遗传背景下的水稻株高平均为94.1cm,分蘖数平均为12.5 个。利用CRISPR/Cas9系统定点突变了水稻穗型调控基因DEP1、DEP3和OsLAC。在各基因编辑载体的转基因植株中,分别筛选到4种DEP1突变类型,28种DEP3突变类型和6种OsLAC突变类型。并分别获得了去除CRISPR/Cas9表达框成分的DEP1和DEP3突变体。对突变体的表型初步分析发现,DEP1突变后,穗着粒较密,穗长变短,粒型变小。在DEP3突变体中,只有缺失300bp的纯合突变体表型变化明显,穗粒数明显增多,穗着粒变密,粒长变长,粒宽变窄,长宽比达到3.2。有关OsLAC的突变体表型,DEP1和DEP3突变体的精细表型分析及DEP3不同突变体表型差异原因尚在分析中。
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