利用CRISPR/Cas9敲除OsNramp5基因创制低镉籼稻

• 作者: 万建林 唐秀英 王会民 芦明 袁林峰 黄永兰 龙起樟
• 来源期刊: 中国水稻科学
• 学科: 农学
• 关键词: 籼稻 镉 基因编辑 育种
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 所属期刊栏目: 研究报告
• 页码范围: 407-420
• 页数: 14页
• 分类号: Q755|S511.034
• 字数: 12268字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9026

摘要

[目的]为了尝试快速培育低镉籼稻,[方法]选取广泛应用的杂交水稻亲本华占和五丰B以及常规品种五山丝苗和中早35为材料,通过CRISPR/Cas9技术创制OsNramp5基因突变株系,在镉污染及正常土壤中种植并测定突变株系籽粒(糙米)镉含量,其他相关元素含量亦同时在镉污染土壤种植条件下测定,在非镉污染土壤种植条件下考查OsNramp5基因敲除对农艺性状的影响.[结果]成功获得了前述品种的OsNramp5基因敲除株系;非镉污染条件下种植的4个品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.02 mg/kg,平均较野生型降低85.5％;而在镉污染土壤种植时,不同品种OsNramp5基因敲除株系籽粒镉含量低于0.1 mg/kg,平均比野生型降低94.8％;锰含量也降低52.7％,铬含量增加59.5％,铅含量在华占中增加79.1％,而在其他品种中无变化;铜、铁、锌、钙、硒和砷含量(后4种元素只在华占及衍生品系中检测)受影响较小或不受影响;OsNramp5基因敲除株系株高、结实率和千粒重较野生型小幅降低,而有效分蘖略微增加,产量平均减少6.9％.[结论]通过OsNramp5基因敲除,可以显著降低镉积累,但在某些种植条件下,代价为小幅产量损失;通过本研究获得的低镉OsNramp5基因敲除品系在镉污染地区具有较好利用潜力.