Gn1a基因靶向敲除对粳稻产量构成因素的影响

苌兴超; 黄永兰; 唐秀英; 王会民; 芦明; 王燕宁; 朱雪晶; 龙起樟; 万建林; 《江西农业大学学报 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：[目的]我国多数人口以稻米为主食,稻米产量关系国家粮食安全,提高单产仍然是目前水稻育种最重要的目标.水稻中OsGn1a/OsCKX2基因失活被报道可提高穗粒数从而提高产量.拟通过CRISPR/Cas9技术在粳稻品种"晚粳34"中对该基因进行靶向敲除,从而快速提高其产量.[方法]通过基因编辑技术对OsGn1a基因进行定点突变,在成功获得OsGn1a基因功能缺失突变体后,利用获得的同时包含野生型和突变型的3个独立突变株系衍生的不含转基因成分的纯合突变株(突变组)和非突变株(野生型对照组)姊妹系(T3代)进行试验,同株系突变组和对照组不同重复(3个重复)田间排布采用完全随机设计,不同株系独立排布,通过比较3个株系各自突变组和对照组间产量构成因素之间的差异,探究Gn1a基因功能缺失对"晚粳34"产量构成因素的影响.[结果]3个株系(编号分别为#01、#06和#16)突变组与对照组相比,每穗粒数均显著增加,增幅分别为26.2%、19.8%和19.0%,均值21.67%;对于千粒质量,其中两个株系(#06和#16)突变组也显著增加,增幅分别为8.0%和8.8%,而另一个株系则无显著差异;而对于有效分蘖数,从均值上看3个株系均不同程度降低,不过只有#06和#16两个株系差异显著,降幅分别为9.8%和15.7%,另外一个株系降幅虽然高达13.4%,但统计上差异并不显著;对于结实率,3个株系均无显著差异.依据产量构成因素数据计算单株理论产量,突变组与对照组相比,3个株系的单株理论产量变化并不一致,从均值上看,2个突变体株系(编号分别为#01和#06)增产(增幅35.1%和18.5%),但统计上差异并不显著,另外1个突变体株系(编号为#16)减产(减幅27.3%),统计上差异显著.[结论]在粳稻中敲除OsGn1a基因可有效提高穗粒数,但可能伴随千粒质量和有效分蘖数的变化,在某些环境下可使千粒质量增加同时导致分蘖数减少,最终单株产量也发生变化,不同条件下可能获得不同结果,提示育种中仅仅通过应用Gn1a无功能等位基因并不一定能提高水稻产量.

关键词： Gn1a 基因编辑 产量 分蘖数 穗粒数 结实率 千粒质量