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利用杂种优势是提高水稻产量有效的途径之一,目前主要利用的途径有三系杂交法和两系杂交法。三系杂交水稻存在选育周期长,配组不自由等缺点,两系杂交稻其不育系育性受温光等环境条件调控,多变的气候或极端的天气变化给两系杂交稻带来诸多困扰。隐性雄性核不育材料的不育特性稳定,基本不受环境影响,是用作不育系的理想材料,但其不育特性不能保持,不能在生产中利用。为解决此问题,本研究通过参考美国杜邦先锋公司发明的SPT(Seed Production Technology)技术,设计了一个适合水稻工程不育系系统的创制技术路线,即先用基因组编辑技术创制隐性雄性核不育突变材料,再针对创制的不育系构建相应的工程载体,转化不育系后获得保持系,实现不育/保持配套。本研究具体结果如下:1、利用优化的II型CRISPR/Cas9系统,以明恢86为受体材料,对4个隐性核不育基因UDT1、MIL1、OsUGP1、RAFTIN及1个水稻花粉特异表达基因OsIPA1进行了定向编辑。分别获得了 16、27、36、10、18株突变体,相应的每个基因各有6、14、13、7、7种突变类型,每个基因的平均突变率分别为31.5%、81.2%、37.5%、36.7%和31.8%。突变类型主要是双等位杂合突变,且以碱基插入或缺失为主。其中,碱基缺失和碱基插入各占总突变类型37.7%和31.1%。突变长度大部分以单个碱基的插入或缺失为主(占总突变40.6%)。另外,每个基因突变体的突变位置通常在PAM序列前3～4nt处发生碱基的插入、缺失或者替换。2、对T1代纯合突变植株的形态特征及花粉育性进行了观察,发现突变体植株形态均未发生变化,MIL1和OsUGP1基因突变体完全败育,RAFTIN基因突变体为不完全败育,UDT1和OsIPA1突变体由于时间原因还未观察T1代植株的雄配子育性。3、构建了 1个工程保持系载体,将花粉致死基因,除草剂基因及野生型UDT1基因串联构建在单T-DNA区载体p1300-UEM中。将该工程载体导入UDT1突变体的工作正在进行之中,有望建立针对UDT1雄性不育的不育/保持系统。另外为了去除选择标记,本研究还设计构建1个双T-DNA的植物表达载体,目前已将花粉致死基因和除草剂基因导入,再导入育性基因即可完成双T-DNA区保持系载体的构建。本研究为最终建立一套利用水稻隐性雄性核不育的工程保持系统奠定了坚实的基础。