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【目的】培育抗除草剂品种在水稻育种中具有重要意义。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以黑龙江优质粳稻品种为材料,编辑乙酰乳酸合酶ALS基因,创制具有抗除草剂特性的水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以乙酰乳酸合酶ALS为靶基因,构建单碱基突变载体pH-nCas9-PBE-ALS,以松粳22、龙粳46和绥粳18为转化材料,利用农杆菌介导转化获得转基因植株,通过对转基因植株的突变位点进行测序结合除草剂喷施试验,鉴定基因型及表型。【结果】经分子水平检测验证,获得ALSS627N突变植株10株,ALSS627N且1884G-A但第628位氨基酸未改变突变植株1株,ALSS627N/G628E突变植株1株。相较于野生型,以上三类突变植株均具有较强抗除草剂特性。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得具有抗除草剂特性,能够稳定遗传,不含转基因标记的纯合株系,可为抗除草剂水稻育种提供基础材料。 相似文献
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ALS抑制剂类除草剂抗性水稻功能标记的开发与验证 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】培育具有乙酰乳酸合酶(ALS)抑制剂类除草剂抗性的品种是防治水稻直播田杂草危害最经济、有效的途径之一,而利用分子标记辅助选择有助于提高其品种选择效率。【方法】在明确除草剂抗性突变体黄华占M-1 ALS基因编码区碱基差异的基础上,利用四引物扩增受阻突变体系PCR(Tetra-primer ARMS-PCR)技术,设计引物对不同品种(品系)和淮稻5号/黄华占M-1的F2群体进行基因型检测,并结合除草剂的田间试验对标记的准确性进行验证。【结果】ALS基因编码区序列比对分析表明,尽管籼、粳稻之间具有多处差异碱基,但只有第1642和1643碱基TG到AT的变异能导致位于高度保守域的第548位编码氨基酸由色氨酸突变为甲硫氨酸,进而使水稻产生对ALS抑制剂类除草剂的抗性。依据PCR扩增产物的电泳带型,可以准确区分出3种不同的基因型,其基因型与苗期除草剂抗性的表型完全一致。【结论】利用Tetra-primer ARMS-PCR技术,可以实现对两个连续变异碱基位点基因型的快速检测,从而加快ALS抑制剂类除草剂抗性水稻品种的选育进程。 相似文献
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《中国水稻科学》2019,(4)
【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑,以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以Pita、Pi21和ERF922为靶基因,构建共编辑载体pC1300-2×35S::Cas9-g~(Pita)-g~(Pi21)-g~(ERF922),用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014,筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。【结果】在T_0代转基因株系中,Pita、Pi21和ERF922突变频率分别为75%、85%和65%,突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含T-DNA成分的T_1代能够稳定遗传给T_2代,并从中获得Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明,与野生型相比,突变株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此,我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系,为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。 相似文献
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利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性 总被引：2，自引：1，他引：2
【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑，以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，以Pita、Pi21和ERF922为靶基因，构建共编辑载体pC1300-2×35S::Cas9-gPita-gPi21-gERF922 ，用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014，筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。【结果】在T0代转基因株系中，Pita、Pi21和ERF922突变频率分别为75%、85%和65%，突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代，并从中获得Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明，与野生型相比，突变株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此，我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系，为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。 相似文献
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【目的】创制新型抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系，为高产优质杂交水稻选育提供资源。【方法】利用CRISPP/Cas9技术在水稻稻瘟病基因Pi21、温敏不育基因TMS5和香味基因Badh2的第1外显子处设计靶位点，构建多基因表达载体pC1300-2×35S::gTMS5-gBadh2-gPi21，转化优质常规籼稻品种中早70，测序鉴定分析获得纯合阳性稳定株系。利用稻瘟病喷雾接种和打孔接种方法对稻瘟病基因Pi21的纯合突变株系进行稻瘟病抗性鉴定，利用GC-MS技术对Badh2纯合突变株系的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）含量进行测定。【结果】在T0转基因株系中，Pi21、TMS5和Badh2突变频率分别为87.5%、80.0%和87.5%，突变类型多为双等位突变。从T1代中筛选不含载体骨架的纯合突变株系，获得两种三突变纯合株系。稻瘟病接种结果表明，与野生型相比，T2代Pi21纯合变异株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内相关防卫基因的表达量显著上调，ROS积累量也显著增加。tms5纯合变异株系表现出典型的温敏不育特性，TMS5基因的表达水平与野生型相比显著降低，高温下UbL404基因的表达水平明显高于野生型。与野生型相比，在Badh2纯合突变体植株中Badh2的表达水平显著下调，并且香味物质2-AP含量极显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9技术成功对Pi21、TMS5和Badh2基因同时进行定向编辑，获得了具有高抗稻瘟病的香型温敏不育系，为高抗、香型不育系材料的选育提供参考，加快高产优质杂交水稻的选育。 相似文献
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【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害，严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术，将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX导入优良食味粳稻品种南粳9108中，构建不同抗性基因/基因组合的株系，并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性，考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性；分别导入qSB-9TQ、qSB-11HJX均能提高南粳9108的纹枯病抗性，且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中，导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加，导入qSB-11HJX的株系千粒重显著增加，其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时，显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平，为粳稻抗病育种提供新的种质资源。 相似文献
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【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术已成为水稻分子育种的重要手段。为了促进水稻育种的发展,本研究以非香型粳稻品种龙粳11为试验材料,对GS3、GS9和Badh2基因进行编辑,以期获得能稳定遗传的长粒香水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以GS3、GS9和Badh2为靶基因,构建敲除载体pYLCRISPR/Cas9-GS3/ GS9/Badh2-gRNA,通过农杆菌介导法,在龙粳11的GS3、GS9和Badh2基因中引入了特定的突变。【结果】T2代无转基因的gs3/gs9/badh2纯合突变体与野生型龙粳11相比,粒长增加26.43%~27.01%,单株产量增加10.82%~12.11%,千粒重增加18.34%~41.36%,稻米变香,高效地将圆粒水稻变成长粒香型水稻。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得能够稳定遗传并具有长粒香品质的纯合突变株系,为组合多个品质性状提供了一种方便有效的方法,从育种角度加快了新品系创制过程。 相似文献
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稻瘟病广谱抗性基因Pigm特异性分子标记的开发和应用 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】来自籼稻品种谷梅4号的Pigm是一个对稻瘟病菌具有广谱和持久抗性的重要基因。为有效提高Pigm基因的选择效率，有必要开发具有特异性的共显性分子标记进行辅助育种。【方法】本研究根据谷梅4号Pigm位点存在的特异性核苷酸变异，利用Tetra-primer ARMS-PCR和KASP两种不同的基因分型技术开发出分子标记T-Pigm和K-Pigm，对不同品种(品系)以及淮稻9号/谷梅4号的F2分离群体进行基因型检测，并结合穗颈瘟人工接种鉴定，对标记的准确性进行评价。【结果】序列比对分析表明，谷梅4号Pigm位点中Pigm-Nbs2基因起始密码子上游515 bp处存在一个特殊的单核苷酸变异。利用已开发的两种类型的分子标记能够有效区分3种不同的基因型，且基因型与穗颈瘟人工接种鉴定结果完全一致。【结论】利用分子标记T-Pigm和K-Pigm可以实现对Pigm基因型快速、准确的检测，加快抗稻瘟病水稻新品种的选育进程。 相似文献
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WANG Guangda GAO Peng YANG Wenyan CUI Ao ZHAO Jianhua FENG Zhiming CAO Wenlei CHEN Zongxiang ZUO Shimin 《中国水稻科学》1986,34(4):316-324
【Objective】Cultivating herbicide resistant rice varieties is an important direction in rice breeding. Developing efficient functional markers can accelerate the screening of herbicide resistance trait. 【Method】dCAPS and KASP techniques were used to analyze the genotypes of the experimental materials. In addition, the phenotypes were identified by herbicide spraying test. 【Result】Through sequence alignment analysis, we further confirmed that the mutation of 627 amino acid of acetolactate synthase (ALS) gene from serine (S) into asparagine (N) in Jinjing 818 (here after named ALS627N) produces strong resistance to imidazolinone herbicides. According to the DNA sequence flanking the mutation site, we developed two novel functional markers, dC-ALS-627 and K-ALS-627, for detecting this resistant allele ALS627N. The two markers can effectively distinguish homozygous ALS627N type, heterozygous type and homozygous wild type. Combined with herbicide spraying test, we confirmed that ALS627N is a dominant herbicide resistant gene. 【Conclusion】 We validated that the two markers have great potential in marker-assisted breeding for ALS627N gene. Totally, this study will accelerate the development of new varieties with resistance to imidazolinone herbicides, and have significance in breeding practice. 相似文献
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Red rice is the main weed in rice paddy fields. Imidazolinone herbicides in resistant rice cultivars currently provide a unique opportunity to control red rice in large-scale rice fields. However, the continuous use of this technology has resulted in imidazolinone-resistant red rice biotypes. This study aimed to identify the mechanism of herbicide resistance and the frequency and spatial distribution of the known imidazolinone herbicide-resistant alleles in red rice. The nucleotide sequence of the ALS gene indicated that the G654E, S653D and A122T mutations are present in the imidazolinone herbicide-resistant rice cultivars IRGA 422 CL, SATOR CL and PUITÁ INTA CL, respectively. This information and the nucleotide sequence surrounding these mutations were used for the development of single nucleotide polymorphism (SNP) molecular markers to identify the possible mutations that confer herbicide resistance in red rice. This analysis was carried out in a total of 481 plants from 38 populations collected as individuals that escaped control with the herbicides imazethapyr and imazapic in rice paddy fields in Southern Brazil. The G654E mutation was the most frequent, being found in 100% and 90.9% of the populations in the 2006/2007 and 20007/2008 seasons, respectively. In addition, the S653D and A122T mutations were also present either alone or as double or triple mutations in some plants. Target site insensitivity is the predominant mechanism of resistance in red rice resistant to imidazolinone herbicides in Southern Brazil. The high frequency of the S653D mutation, the same mutation responsible for the resistance in the rice cultivar largely used in Southern Brazil, indicates that gene flow is occurring from the rice cultivar to red rice. Management practices related to increasing crop sanitation and decreasing of herbicide selection pressure through crop rotation should be enforced to prevent the evolution of herbicide resistance in red rice. 相似文献
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WANG Xiaoqiu DU Haibo CHEN Xijun LI Mingyou WANG Jianan XU Zhiwen FENG Zhiming CHEN Zongxiang ZUO Shimin 《中国水稻科学》1986,34(5):413-424
【Objective】Evaluating the breeding potential of the known blast resistance (R) genes harbored in rice varieties is one of prerequisites for developing rice blast resistant varieties and R genes-based control of the disease epidemic.【Method】A total of 195 new japonica varieties/lines from Jiangsu Province were genotyped using functional markers corresponding to 14 rice blast R gene loci. In order to identify gene or gene combination with breeding potential against neck-blast, 158 japonica rice varieties were then artificially inoculated with blast strains as well as 17 advanced backcrossing lines containing Pigm gene in two different genetic backgrounds at booting stage. 【Result】Most varieties carried 2 to 5 R genes, and none of new varieties contained Pigm; the distribution frequencies of Pib, Pita and Pikh were relatively high and all exceeded 45%, the rest 10 genes were under 30%; Pid3, Pid2, Pia and Pb1 had apparently higher frequency in lines from regional tests than that in authorized and released varieties. Three genes with effects ordered as Pia > Pi3/5/i > Pita significantly contributed to neck-blast resistance, and significantly positive interaction effects were found between Pia and Pita, and between Pi3/5/i and Pita. Combination effect of Pia+Pita was significantly higher than that of Pi3/5/i+Pita, and the varieties harboring Pia+Pita reached resistant or highly resistant levels. The resistance of 17 advanced backcrossing lines carrying Pigm was all significantly improved as compared with corresponding controls, and all reached resistant level or even higher. 【Conclusion】 The results suggested that Pigm and the combination of Pia+Pita have critically important breeding potential in japonica rice breeding against neck blast in Jiangsu Province. 相似文献
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黄淮海稻区水稻品种的穗颈瘟抗性 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型,[方法]收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种,连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定,并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记,对水稻品种基因型进行了统计分析,并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。[结果]黄淮海稻区水稻品种发病率较高,分别达 85.2%和 65.9%。Pi54和Pib检出率分别达 84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。[结论]黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱,携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失,需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。 相似文献
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【目的】为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型，【方法】收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种，连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定，并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记，对水稻品种基因型进行了统计分析，并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。【结果】黄淮海稻区水稻品种发病率较高，分别达85.2%和65.9%。Pi54和Pib检出率分别达84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。【结论】黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱，携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失，需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。 相似文献
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【目的】来自籼稻品种谷梅4号的Pigm是一个对稻瘟病菌具有广谱和持久抗性的重要基因。为有效提高Pigm基因的选择效率,有必要开发具有特异性的共显性分子标记进行辅助育种。【方法】本研究根据谷梅4号Pigm位点存在的特异性核苷酸变异,利用Tetra-primer ARMS-PCR和KASP两种不同的基因分型技术开发出分子标记T-Pigm和K-Pigm,对不同品种(品系)以及淮稻9号/谷梅4号的F2分离群体进行基因型检测,并结合穗颈瘟人工接种鉴定,对标记的准确性进行评价。【结果】序列比对分析表明,谷梅4号Pigm位点中Pigm-Nbs2基因起始密码子上游515 bp处存在一个特殊的单核苷酸变异。利用已开发的两种类型的分子标记能够有效区分3种不同的基因型,且基因型与穗颈瘟人工接种鉴定结果完全一致。【结论】利用分子标记T-Pigm和K-Pigm可以实现对Pigm基因型快速、准确的检测,加快抗稻瘟病水稻新品种的选育进程。 相似文献