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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

首頁 > 科研進(jìn)展

東北地理所等在利用基因編輯技術(shù)改良水稻品質(zhì)方面取得進(jìn)展

2020-06-29 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所

【字體：大中小】

語音播報(bào)

　　稻米食味品質(zhì)主要由直鏈淀粉含量決定，適當(dāng)?shù)慕档椭辨湹矸酆浚梢燥@著提高食味品質(zhì)，水稻直鏈淀粉由Wx編碼的淀粉顆粒結(jié)合淀粉合成酶控制，在自然界中，天然的低直鏈淀粉基因資源非常少，需要?jiǎng)?chuàng)造新的低直鏈淀粉種質(zhì)資源。研究人員利用CBEs堿基編輯器，針對(duì)Wx基因構(gòu)建三個(gè)不同靶點(diǎn)的堿基編輯載體PBE-TS1、PBE-TS2和PBE-TS3，轉(zhuǎn)入粳稻品種日本晴中，獲得了Wxm5等7個(gè)突變體，其表觀直鏈淀粉含量均低于日本晴，連續(xù)分布于1.4%-11.9%之間，其中靶位點(diǎn)TS2創(chuàng)造的Wxm6、Wxm7和Wxm10材料的直鏈淀粉含量降低2-4%，但稻米幾乎完全透明，不影響稻米的外觀品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，研究人員對(duì)黑龍江省種植面積最大的粳稻品種綏粳18等材料的TS2位點(diǎn)進(jìn)行堿基編輯，所獲得的多個(gè)編輯材料，直鏈淀粉含量都下降大約2-4%，說明即使遺傳背景不同，相同基因型突變體表觀直鏈淀粉含量變化趨勢(shì)是一致的。綜上所述，該研究通過對(duì)基因編碼區(qū)的單堿基編輯成功實(shí)現(xiàn)了直鏈淀粉含量的連續(xù)變異，為精準(zhǔn)、快速改良水稻品質(zhì)提供了新思路。

　　此外，針對(duì)東北稻米市場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)粒香米的迫切需求，利用基因編輯技術(shù)同時(shí)編輯粒型基因（GS3和GS9）及香味基因Badh2三個(gè)靶基因，在一年之內(nèi)，可將普通圓粒品種改良為長(zhǎng)粒香型品種，加快了長(zhǎng)粒香米的育種進(jìn)程。

　　以上成果分別由中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所卜慶云團(tuán)隊(duì)與江蘇省農(nóng)科院楊杰團(tuán)隊(duì)、中科院遺傳與發(fā)育研究所高彩霞團(tuán)隊(duì)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授鄒德堂和吳秀菊等合作完成，相關(guān)研究成果分別發(fā)表于Plant Biotechnology Journal,Rice Science與《中國水稻科學(xué)》雜志。東北地理所水稻分子育種學(xué)科組助理研究員李秀峰和研究員卜慶云分別為論文的共同第一作者和共同通訊作者，相關(guān)工作得到了科學(xué)技術(shù)部轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)和黑龍江省自然科學(xué)基金的資助。

　　論文鏈接：1、2、3

基因編輯技術(shù)創(chuàng)制的低直鏈淀粉含量水稻與長(zhǎng)粒香型水稻

　　近年來，人們對(duì)稻米品質(zhì)的要求越來越高，口感好、食味佳的長(zhǎng)粒香米更易受到消費(fèi)者青睞。傳統(tǒng)的育種主要是通過雜交和回交選育，試驗(yàn)周期漫長(zhǎng)。與傳統(tǒng)育種相比，通過基因編輯技術(shù)，可以針對(duì)多個(gè)品質(zhì)性狀，高效而快速的改良稻米品質(zhì)，加速優(yōu)質(zhì)水稻品種的選育進(jìn)程。
　　稻米食味品質(zhì)主要由直鏈淀粉含量決定，適當(dāng)?shù)慕档椭辨湹矸酆?，可以顯著提高食味品質(zhì)，水稻直鏈淀粉由Wx編碼的淀粉顆粒結(jié)合淀粉合成酶控制，在自然界中，天然的低直鏈淀粉基因資源非常少，需要?jiǎng)?chuàng)造新的低直鏈淀粉種質(zhì)資源。研究人員利用CBEs堿基編輯器，針對(duì)Wx基因構(gòu)建三個(gè)不同靶點(diǎn)的堿基編輯載體PBE-TS1、PBE-TS2和PBE-TS3，轉(zhuǎn)入粳稻品種日本晴中，獲得了Wxm5等7個(gè)突變體，其表觀直鏈淀粉含量均低于日本晴，連續(xù)分布于1.4%-11.9%之間，其中靶位點(diǎn)TS2創(chuàng)造的Wxm6、Wxm7和Wxm10材料的直鏈淀粉含量降低2-4%，但稻米幾乎完全透明，不影響稻米的外觀品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，研究人員對(duì)黑龍江省種植面積最大的粳稻品種綏粳18等材料的TS2位點(diǎn)進(jìn)行堿基編輯，所獲得的多個(gè)編輯材料，直鏈淀粉含量都下降大約2-4%，說明即使遺傳背景不同，相同基因型突變體表觀直鏈淀粉含量變化趨勢(shì)是一致的。綜上所述，該研究通過對(duì)基因編碼區(qū)的單堿基編輯成功實(shí)現(xiàn)了直鏈淀粉含量的連續(xù)變異，為精準(zhǔn)、快速改良水稻品質(zhì)提供了新思路。
　　此外，針對(duì)東北稻米市場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)粒香米的迫切需求，利用基因編輯技術(shù)同時(shí)編輯粒型基因（GS3和GS9）及香味基因Badh2三個(gè)靶基因，在一年之內(nèi)，可將普通圓粒品種改良為長(zhǎng)粒香型品種，加快了長(zhǎng)粒香米的育種進(jìn)程。
　　以上成果分別由中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所卜慶云團(tuán)隊(duì)與江蘇省農(nóng)科院楊杰團(tuán)隊(duì)、中科院遺傳與發(fā)育研究所高彩霞團(tuán)隊(duì)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授鄒德堂和吳秀菊等合作完成，相關(guān)研究成果分別發(fā)表于Plant Biotechnology Journal,Rice Science與《中國水稻科學(xué)》雜志。東北地理所水稻分子育種學(xué)科組助理研究員李秀峰和研究員卜慶云分別為論文的共同第一作者和共同通訊作者，相關(guān)工作得到了科學(xué)技術(shù)部轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)和黑龍江省自然科學(xué)基金的資助。
　　論文鏈接：1、2、3
　　基因編輯技術(shù)創(chuàng)制的低直鏈淀粉含量水稻與長(zhǎng)粒香型水稻
　　

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