【摘要】：水稻屬于禾本科稻屬,同小麥和玉米共同構(gòu)成了世界上最重要的糧食作物,世界人口近一半都生產(chǎn)和食用大米。因此改良水稻品種,提高水稻產(chǎn)量具有重要意義。籽粒大小和數(shù)量是提高水稻產(chǎn)量潛力的重要因素。OsGS3是一個(gè)控制水稻籽粒長(zhǎng)度的主效QTL,控制籽粒寬度的微效QTL;OsGW2是控制水稻籽粒寬度和重量的主效QTL;OsGn1α是控制水稻每穗的籽粒實(shí)粒數(shù)的主效QTL�；趥鹘y(tǒng)雜交、回交選育的方式很難快速實(shí)現(xiàn)多個(gè)產(chǎn)量性狀的有效聚合,通過(guò)基因編輯技術(shù)高效聚合多個(gè)基因后對(duì)產(chǎn)量的影響也有待研究。本研究基于CRISPR-Cas9定向修飾技術(shù),以模式植物日本晴與吉粳88號(hào)、遼星1號(hào)、楚粳37號(hào)作為實(shí)驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)同時(shí)敲除OsGS3、OsGW2和OsGn1α的定向編輯載體,實(shí)現(xiàn)多基因定向聚合突變體材料創(chuàng)制,以期為水稻增產(chǎn)和品種改良提供分子工具及典型范例。全文具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1.在日本晴中,經(jīng)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的水稻穩(wěn)定轉(zhuǎn)化,共得到了27個(gè)T0再生單株,有25株為轉(zhuǎn)基因,T0代轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性率為93%。通過(guò)對(duì)3個(gè)目標(biāo)基因目標(biāo)位點(diǎn)定向修飾突變體單株鑒定,結(jié)果顯示:OsGS3-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為48%;OsGW2-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為60%;OsGn1α-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為60%;OsGS3、OsGW2、OsGn1α多基因位點(diǎn)聚合突變效率為28%。2.在吉粳88號(hào)中,經(jīng)水稻穩(wěn)定轉(zhuǎn)化共得到了12個(gè)T0再生單株,T0代轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性率為100%。通過(guò)對(duì)3個(gè)目標(biāo)基因目標(biāo)位點(diǎn)定向修飾突變體單株鑒定,結(jié)果表明:OsGS3-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為50%;OsGW2-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為67%;OsGn1α-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為33%;OsGS3、OsGW2、OsGn1α多基因位點(diǎn)聚合突變效率為25%。3.在遼星1號(hào)中,經(jīng)水稻穩(wěn)定轉(zhuǎn)化共得到了25個(gè)T0再生單株,T0代轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性率為100%。通過(guò)對(duì)3個(gè)目標(biāo)基因目標(biāo)位點(diǎn)定向修飾突變體單株鑒定,結(jié)果顯示:OsGS3-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為28%;OsGW2-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為52%;OsGn1α-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為60%;OsGS3、OsGW2、OsGn1α多基因位點(diǎn)聚合突變效率為12%。4.在楚粳37號(hào)中,通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的水稻穩(wěn)定轉(zhuǎn)化,共得到了42個(gè)T0再生單株,T0代轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性率為100%。通過(guò)對(duì)3個(gè)目標(biāo)基因目標(biāo)位點(diǎn)定向修飾突變體單株鑒定,結(jié)果表明:OsGS3-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為47%;OsGW2-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為67%;OsGn1α-sgRNA1定向修飾位點(diǎn)突變效率為52%;OsGS3、OsGW2、OsGn1α多基因位點(diǎn)聚合突變效率為19%。5.日本晴、吉粳88號(hào),遼星1號(hào)和楚粳37號(hào)四個(gè)品種中,均成功獲得了表型明顯增大變寬,穗粒數(shù)變多的T1代種子,成功篩選出T1代不含載體的目標(biāo)基因聚合突變體材料。表明CRISPR-Cas9介導(dǎo)的OsGS3、OsGW2和OsGn1α定向聚合修飾在基因型及表型上均可穩(wěn)定遺傳。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S511;Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2799930