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利用CRISPR/Cas9编辑SiOSD1基因创制多倍体谷子

文献类型： 中文期刊

作者： 梁雨晴;申慧敏;胡风越;王春;王克剑;黄勇;杨致荣

作者机构：

关键词： 谷子;基因编辑;SiOSD1;多倍体;转录组

期刊名称：科学通报

ISSN： 0023-074X

年卷期： 2024 年

页码：

收录情况： EI（2024版） ; ; 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2023-2024年度） ; ; 科技核心（2024版）

摘要： 谷子(Setaria italica L.)作为一种区域性重要作物,因其较小的基因组、突出的抗旱和耐贫瘠特性、高效的C4光合作用以及丰富的营养价值,正迅速成为C4禾谷类作物研究的理想模式植物.多倍体作物展现了较其祖先更优的性状,如更大的果实、更高的产量和更强的抗逆性等,使得多倍体育种成为提高作物产量和抗逆性的有效策略.然而,尽管多倍体育种技术展现了巨大的应用潜力,但有关多倍体谷子的研究较少,且主要通过秋水仙碱诱导产生多倍体谷子.因此,开发新的、更安全高效的染色体倍增技术迫在眉睫.本研究成功克隆了谷子SiOSD1基因,并通过CRISPR/Cas9技术精确编辑该基因,创制了移码突变体siosd1-1D.该突变体自交后代完全转变为四倍体,表型鉴定显示四倍体后代的籽粒大小、气孔尺寸、旗叶长度和叶夹角均显著超过二倍体野生型,表现出典型的多倍体特征.转录组测序分析进一步揭示了基因表达在谷子倍性变化中的调控作用,证明了通过编辑减数分裂相关基因来创制具有更大器官的四倍体谷子是一种有效的策略.与传统化学诱导方法相比,基因编辑提供了一种更为安全高效的多倍体产生方法,为谷子遗传改良及无融合生殖体系的建立开辟了新途径.

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