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水稻DMP1、DMP2、DMP3基因突变体的创制及其单倍体诱导能力鉴定

文献类型： 中文期刊

作者： 胡风越;王健;王春;王克剑;刘朝雷

作者机构：

关键词： 水稻;单倍体诱导;DMP;OsMTL

期刊名称：中国水稻科学

ISSN： 1001-7216

年卷期： 2025 年 39 卷 1 期

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 【目的】探究水稻DMP家族基因的单倍体诱导能力,为单倍体育种提供新的基因资源。【方法】筛选与ZmDMP基因高同源且在花粉中高表达的水稻DMP家族基因作为候选基因；利用CRISPR/Cas9多基因编辑技术,在籼粳杂交稻“春优84”中对筛选的DMP家族基因和单倍体诱导基因OsMTL创制单基因敲除以及多基因组合敲除突变体；对突变体进行形态学观察和花粉育性鉴定；调查统计转基因T0材料的结实率和单倍体诱导率。【结果】在水稻RAP-DB数据库中共检索到13个玉米单倍体诱导基因ZmDMP的同源基因。OsDMP1和OsDMP2与ZmDMP同源性最高,相似度分别为41.24%和37.32%；OsDMP1和OsDMP3在花药中表达量最高。因此,选择OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3基因为候选基因。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3的单基因敲除和组合敲除突变体(osdmp1、osdmp2、osdmp3、osdmp1-osdmp2、osdmp1-osdmp3、osdmp1-osdmp2-osdmp3),OsMTL单基因敲除突变体(osmtl),以及OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL基因的组合敲除突变体(osmtl-osdmp1、osmtl-osdmp2、osmtl-osdmp3、osmtl-osdmp1-osdmp2、osmtl-osdmp1-osdmp3、osmtlosdmp1-osdmp2-osdmp3)。表型考察发现,相比较野生型,所有突变体的植株形态和花粉育性均未发生显著变化,而仅在包含osmtl的单基因敲除和多基因组合敲除突变体中结实率发生显著下降。单倍体鉴定结果显示,OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3与OsMTL组合突变的单倍体诱导效率分别为0.4%±0.6%、2.6%±2.8%、1.4%±0.6%、1.5%±1.3%、2.1%±2.4%、2.2%±0.6%,与osmtl突变体(1.5%±0.5%)无显著差异。然而,当OsDMP家族基因单个突变或多个组合突变时均无单倍体产生。【结论】本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功创制了水稻OsDMP1、OsDMP2、OsDMP3、OsMTL单基因和多基因组合敲除突变体,发现了OsDMP1、OsDMP2和OsDMP3均无独立单倍体诱导能力,也不能提升OsMTL基因的单倍体诱导效率。本研究促进了对水稻中OsDMP同源基因的了解,为后续单倍体诱导基因研究提供参考。

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