【摘 要】
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水稻（Oryza sativa L.）是我国重要的粮食作物之一,细菌性条斑病和稻瘟病是水稻中十分严重的两种病害,会导致影响水稻减产甚至绝收。CRISPR/Cas9基因编辑技术可以快速精准地编辑目标基因,可用于改良水稻抗病性,已经在许多物种中得到了应用。58B是本实验室选育的优质籼稻保持系,但其抗病性差,阻碍了进一步的推广应用。本研究通过CRISPR/Ca9技术定向编辑其Pi21基因和OsSULTR
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水稻（Oryza sativa L.）是我国重要的粮食作物之一,细菌性条斑病和稻瘟病是水稻中十分严重的两种病害,会导致影响水稻减产甚至绝收。CRISPR/Cas9基因编辑技术可以快速精准地编辑目标基因,可用于改良水稻抗病性,已经在许多物种中得到了应用。58B是本实验室选育的优质籼稻保持系,但其抗病性差,阻碍了进一步的推广应用。本研究通过CRISPR/Ca9技术定向编辑其Pi21基因和OsSULTR3;6基因上游的EBE区域,同时提高58B对稻瘟病和细菌性条斑病的抗性,得到的无外源转基因成分纯合突变体可进一步用于水稻育种以及对Pi21和OsSULTR3;6基因作用机理的研究。结果如下:1、根据受体材料58B的Pi21序列设计两个靶点T1、T2,针对OsSULTR3;6基因上游的EBE设计1个靶点T3,并构建GXU95（OsSULTR3;6）单靶点载体与GXU96（Pi21-OsSULTR3;6）三靶点载体,并通过农杆菌介导法将载体转入58B。分别得到GXU95阳性转基因苗20株,GXU96阳性转基因苗15株,转化效率分别为91.7%和100%。2、T0代中三个靶点的编辑效率均高于90.09%,在T0代成功筛选得到纯合突变体,各靶点的纯合突变率均高于26.67%。T1代筛选获得无外源纯合突变植株,同时纯合突变得以稳定遗传。对潜在脱靶位点进行检测,未检测到脱靶事件的发生。3、对无外源纯合突变株系进行苗期稻瘟病抗性鉴定,结果表明Pi21基因被编辑后植株抗性显著提高,接种后24小时Pi21基因表达量显著下降,水杨酸和茉莉酸信号通路标记基因表达量显著上升。4、对无外源纯合突变株系进行细菌性条斑病抗性鉴定,结果表明EBE被编辑后植株对细菌性条斑病抗性显著增强,接种后24小时OsSULTR3;6表达量显著下降。5、无外源纯合突变株系的主要农艺性状与受体材料并无显著差异,表明基因编辑事件对水稻农艺性状未造成影响。本研究为培育抗稻瘟病和细菌性条斑病水稻提供借鉴,为利用CRISPR/Cas9技术加速改良水稻品种提供了一定参考。
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