[0025] 图1为本发明实施例中测量籽粒落粒性的方法,测得的拉力值越小表示该植株的籽粒落粒性越强。
[0026] 图2为本发明实施例中所获得的qSH1-339的T1代植株潮霉素分子检测结果,其中1-6分别为qSH1-339的T1代植株中的6株,N表示阴性对照,P表示阳性对照。
[0027] 图3为本发明实施例中所获得的qSH1-339的T1代植株中第3号单株和R1128野生型对照于黄熟期主穗籽粒落粒性的测定结果,其中测得的拉力值越小表示该植株的籽粒落粒性越强。
[0028] 图4为本发明实施例中所获得的qSH1-339-3加代繁殖后的改良株系和R1128野生型对照于黄熟期主穗的落粒情况。具体实施方式:
[0029] 下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明,但并不是对本发明的限制,仅仅作示例说明。
[0030] 本发明利用CRISPR/Cas9系统靶向修饰水稻落粒性基因qSH1降低水稻(本实施例中为籼稻品种R1128)落粒性的分子遗传改良方法,其包括如下步骤:
[0031] 1)根据日本晴qSH1参考序列,克隆籼稻R1128qSH1编码区双链片段并进行测序拼接;
[0032] 2)根据上述测序拼接结果,在R1128qSH1编码区和起始密码子5’端上游区域设计两条靶点序列:
[0033] Target-qSH1-1(SEQ ID NO.1):GCGCCATGTCGTCCGCCGCT
[0034] Target-qSH1-5(SEQ ID NO.2):ACATGGCGCGCACGCACGTA
[0035] 上述两条靶点序列均含有5’-(N)X-NGG-3’结构,加框部分为NGG结构,其中Target-qSH1-5为反向互补链。
[0036] 3)构建含Target-qSH1-1、Target-qSH1-5双靶点的pYLgRNA-U3、pYLgRNA-U6a载体:首先分别合成带有粘性末端的寡链靶点引物Target-qSH1-1F(SEQ ID NO.3):GCCGCGCCATGTCGTCCGCCGCT,Target-qSH1-1R(SEQ ID NO.4):AAACAGCGGCGGACGACATGGCG,Target-qSH1-5F(SEQ ID NO.5):GGCACATGGCGCGCACGCACGTA,Target-qSH1-5R(SEQ ID NO.6):AAACTACGTGCGTGCGCGCCATG。将两对寡链靶点引物变性后冷却至室温完成退火,在将退火后的两个片段分别接连到pY LgRNA-U6a、pYLgRNA-U3载体上,并利用PCR分别扩增含有Target-qSH1-5、Target-q SH1-1靶点的gDNA表达盒。
[0037] 4)构建含Target-qSH1-5、Target-qSH1-1靶点片段的pCRISPR/Cas9载体:利用上述经PCR扩增得到的含有Target-qSH1-5、Target-qSH1-1靶点的gDNA表达盒同时连接到含Cas9表达盒的pCRISPR/Cas9载体上。
[0038] 5)转基因植株获得:
[0039] 利用上述含双靶点的pCRISPR/Cas9载体通过农杆菌介导遗传转化至籼稻R1128愈伤组织中,经筛选、分化、生根和炼苗后,种植于温室。通过潮霉素基因分子检测鉴定获得阳性转基因水稻植株。
[0040] 6)转基因突变植株及获得:
[0041] 选择上述阳性转基因水稻植株DNA,用引物D-CqF9(SEQ ID NO.7):AGTTTCACGGCTTACCATTTCC和D-CqR7(SEQ ID NO.8):ACCATGAGGCGGTGGCGAGT扩增上述DNA样品,扩增产物经纯化后送公司测序,测序结果与未转化的野生型对照株序列比较,分析突变情况,具体参见SEQ ID NO.9-SEQID NO.15;
[0042] WT(SEQ ID NO.9)CCGTACGTGCGTGC GGG
[0043] Target-qSH1-T51-334(SEQ ID NO.10)CCGTACG--CGTGCGCGCCATGTCGTCCGCCGCTGGG[0044] Target-qSH1-T51-336(SEQ ID NO.11)CCGTACTGTGCGTGCGCGCCATGTCGTCCGCCGCTGGG
[0045] Target-qSH1-T51-339(SEQ ID NO.12)CCG--------TGCGCGCCATGTCGTCCGCCAGCTGGG
[0046] Target-qSH1-T51-406(SEQ ID NO.13)CCGTACTAGTGCGTGCGCGCCATGTCGTCCGCCAGCTGGG
[0047] Target-qSH1-T51-408(SEQ ID NO.14)CCGTAC----GTGCGCGCCATGTCGTCCGC-GCTGGG
[0048] Target-qSH1-T51-422(SEQ ID NO.15)CCGTACTTGCGTGCGCGCCATGTCGTCCGCCGCTGGG
[0049] 其中,WT为R1128野生型对照株系,WT中下划线靶点为Target-qSH1-5、加框靶点为Target-qSH1-1;Target-qSH1-T51-334,-336,-339,-406,-408,-422为不同的T0代转基因突变株系;相对于WT序列,序列中“-”代表碱基缺失,“”代表插入的碱基,有碱基的缺失和插入说明靶向修饰成功。
[0050] 7)上述突变植株加代纯合,获得落粒性显著降低的改良植株:
[0051] 收获T0代在预期靶点区域发生了定向突变的突变植株的种子,加代繁殖,于T1代分离群体,通过潮霉素分子检测(检测结果见图2)、靶点扩增测序分析获得靶点基因纯合且不带转基因成分的植株;选择上述植株黄熟期的主穗或大分蘖穗通过仪器法测定(请参见图1和图3)籽粒落粒程度,获得落粒性显著降低的植株,再经加代繁殖获得落粒性显著降低的改良株系,结果参见图4。
[0052] 图2的结果表明,T1代植株中第3和5号植株是不含转基因成分的;图3的结果表明,第3号植株在黄熟期籽粒落粒性显著下降。
[0053] 上述实施例仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。