中国水稻科学 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (5): 429-435.DOI: 10.16819/j.1001-7216.2019.9035
杜茜1,2, 费云燕1,2, 王芳权1,2, 许扬1,2, 王军1,2, 李文奇1,2, 赵凌1,2, 陈智慧1,2, 梁国华1,2, 周勇1,2, 杨杰1,2,*()
收稿日期:
2019-03-28
修回日期:
2019-04-23
出版日期:
2019-09-10
发布日期:
2019-09-10
通讯作者:
杨杰
基金资助:
Xi DU1,2, Yunyan FEI1,2, Fangquan WANG1,2, Yang XU1,2, Jun WANG1,2, Wenqi LI1,2, Ling ZHAO1,2, Zhihui CHEN1,2, Guohua LIANG1,2, Yong ZHOU1,2, Jie YANG1,2,*()
Received:
2019-03-28
Revised:
2019-04-23
Online:
2019-09-10
Published:
2019-09-10
Contact:
Jie YANG
摘要:
【目的】 水稻温敏不育系的选育是两系杂交稻育种工作中的关键环节。TMS5是控制温敏不育的重要基因,在生产上也应用较广。为了加快水稻温敏不育系的选育进程,【方法】 利用CRISPR/Cas9技术,在武运粳7号背景下对TMS5基因进行编辑。【结果】 通过测序从22株T0代中筛选获得6株纯合的突变体,分析发现6个纯合的突变体产生了相同的遗传变异,都在TMS5基因第2外显子44 bp和45 bp之间插入碱基“A”,导致翻译提前终止。通过细胞学观察和人工辅助授粉证实获得的株系花粉败育而雌配子正常发育。【结论】 这些结果表明对温敏不育基因TMS5基因进行编辑可以快速获得粳型温敏雄性不育系。
中图分类号:
杜茜, 费云燕, 王芳权, 许扬, 王军, 李文奇, 赵凌, 陈智慧, 梁国华, 周勇, 杨杰. 敲除TMS5基因获得温敏不育粳稻新材料[J]. 中国水稻科学, 2019, 33(5): 429-435.
Xi DU, Yunyan FEI, Fangquan WANG, Yang XU, Jun WANG, Wenqi LI, Ling ZHAO, Zhihui CHEN, Guohua LIANG, Yong ZHOU, Jie YANG. Thermo-sensitive Male Sterile Line Created by Editing TMS5 Gene in japonica Rice[J]. Chinese Journal OF Rice Science, 2019, 33(5): 429-435.
引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence(5'-3') |
---|---|
TMS5-U3-F | GGCAAGCTCAAGCCAGAGTATCT |
TMS5-U3-R | AAACAGATACTCTGGCTTGAGCT |
U-F | CTCCGTTTTACCTGTGGAATCG |
U-R | CGGAGGAAAATTCCATCCAC |
Uctcg-B1′ | TTCAGAGGTCTCTCTCGCACTGGAATCGGCAGCAAAGG |
gRcggt-BL | AGCGTGGGTCTCGACCGGGTCCATCCACTCCAAGCTC |
SP1 | CCCGACATAGATGCAATAACTTC |
SP2 | GCGCGGTGTCATCTATGTTA |
TMS5-TF | AGTTCCTCTTCATCTCCCAC |
TMS5-TR | CAATCTCAGGCACCGTCAAT |
Hpt-F | TCCGGAAGTGCTTGACATT |
Hpt-R | GTCGTCCATCACAGTTTGC |
Cas9-F | AGCGGCAAGACTATCCTCGACT |
Cas9-R | TCAATCCTCTTCATGCGCTCCC |
表1 本研究所用的引物
Table 1 Primers used in this study.
引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence(5'-3') |
---|---|
TMS5-U3-F | GGCAAGCTCAAGCCAGAGTATCT |
TMS5-U3-R | AAACAGATACTCTGGCTTGAGCT |
U-F | CTCCGTTTTACCTGTGGAATCG |
U-R | CGGAGGAAAATTCCATCCAC |
Uctcg-B1′ | TTCAGAGGTCTCTCTCGCACTGGAATCGGCAGCAAAGG |
gRcggt-BL | AGCGTGGGTCTCGACCGGGTCCATCCACTCCAAGCTC |
SP1 | CCCGACATAGATGCAATAACTTC |
SP2 | GCGCGGTGTCATCTATGTTA |
TMS5-TF | AGTTCCTCTTCATCTCCCAC |
TMS5-TR | CAATCTCAGGCACCGTCAAT |
Hpt-F | TCCGGAAGTGCTTGACATT |
Hpt-R | GTCGTCCATCACAGTTTGC |
Cas9-F | AGCGGCAAGACTATCCTCGACT |
Cas9-R | TCAATCCTCTTCATGCGCTCCC |
图1 TMS5靶序列位置和pYLCRISPR/Cas9-TMS5-1表达载体 A-靶序列在TMS5基因中的位置;红色方框代表PAM结构;B- pYLCRISPR/Cas9-TMS5-1表达载体。
Fig. 1. Schematic diagram of the targeted sequence in TMS5 and pYLCRISPR/Cas9-TMS5-1 vector. A, Target sequence in TMS5 gene; PAM structure is shown in red box; B, The expression vector of pYLCRISPR/Cas9-TMS5-1.
突变类型Mutation type | 株数No. of plants | 突变率Mutation rate / % |
---|---|---|
纯合突变Homozygous | 6 | 27.3 |
杂合突变Heterozygous | 3 | 13.6 |
双等位突变Bi-allelic | 9 | 40.9 |
野生型Wild type | 4 | 18.2 |
表2 T0代转基因植株中的突变率统计
Table 2 Mutation rate in T0 transgenic plants.
突变类型Mutation type | 株数No. of plants | 突变率Mutation rate / % |
---|---|---|
纯合突变Homozygous | 6 | 27.3 |
杂合突变Heterozygous | 3 | 13.6 |
双等位突变Bi-allelic | 9 | 40.9 |
野生型Wild type | 4 | 18.2 |
图3 T1代突变系无T-DNA植株的PCR检测筛选 M-DNA标记;+:阳性对照;-:日本晴。
Fig. 3. Screening for T-DNA-free plants of T1 mutation lines by PCR analysis. M, DNA marker; +, Positive control; -, Nipponbare.
图5 野生型和tms5突变体花粉育性比较 A-野生型花药形态;B-tms5突变体花药形态;C-野生型花粉染色;D-tms5突变体染色。
Fig. 5. Comparison of pollen fertility between wild type (WT) and tms5 mutant. A, Anthers of WT; B, Anthers of tms5 mutant; C, Pollen grains of WT stained with I2-KI; D, Pollen grains of tms5 stained with I2-KI.
图6 tms5与9311和武运粳7号杂交F1的结实情况 A-tms5突变体与9311杂交F1的结实情况;B-tms5突变体与武运粳7号杂交F1的结实情况。
Fig. 6. Seed setting of the F1 plants derived from tms5×9311 and tms5×Wuyunjing 7. A, Seed setting of the F1 plants derived from tms5×9311; B, The seed setting of the F1 plants derived from tms5×Wuyunjing 7.
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