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分子植物育种 2018年第22期16卷 7298-7303页

作者：陈炜邱牡丹李潜龙王建龙湖南农业大学农学院南方粮油作物协同创新中心长沙410128

为了研究水稻叶形相关基因nrl2的功能,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以超级稻品种中嘉早17 (YK17)为背景,对调控水稻叶形相关基因nrl2进行定点编辑,并通过农杆菌介导的方法将其转化到籼稻品种中嘉早17中。通过对34个转基因T0代植... 详细信息

为了研究水稻叶形相关基因nrl2的功能,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以超级稻品种中嘉早17 (YK17)为背景,对调控水稻叶形相关基因nrl2进行定点编辑,并通过农杆菌介导的方法将其转化到籼稻品种中嘉早17中。通过对34个转基因T0代植株进行测序,结果显示34个转基因植株中有7个纯合突变株系,6株无突变,其余均为杂合突变。其主要分为3种突变方式,分别为T,C,A单核苷酸插入。通过对基因突变后nrl2编码的蛋白序列进行分析发现这3种突变均导致氨基酸序列移码。在VK005-4-1突变体株系中,nrl2的RNA水平极显著下调。干旱处理结果显示,突变体耐旱能力弱于背景亲本中嘉早17,且与耐旱相关基因在突变体中表达量显著低于背景亲本。总之,本研究利用CRISPR/Cas9技术敲除水稻叶形相关基因nrl2,得到的基因敲除株系,其耐旱性显著低于背景亲本中嘉早17,为进一步研究nrl2影响植物耐旱性提供技术支撑。

关键词： nrl2 耐旱性 CRISPR/Cas9 水稻

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NARROW AND ROLLED LEAF 2 regulates leaf shape,male fertility, and seed size in rice

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Journal of Integrative Plant Biology 2016年第12期58卷 983-996页

作者： Shuangshuang Zhao Lei Zhao Fengxia Liu Yongzhen Wu Zuofeng Zhu Chuanqing Sun Lubin Tan National Center for Evaluation of Agricultural Wild Plants (Rice) Beijing Key Laboratory of Crop Genetic Improvement Laboratory of Crop Heterosis and Utilization MOE Department of Plant Genetics and Breeding China Agricultural University State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry China Agricultural University

Grain yield in rice （Oryza sativa L.） is closely related to leaf and flower development. Coordinative regulation of leaf, pollen, and seed development in rice as a critical biological and agricultural question should be addressed. Here we identified two allelic rice mutants with narrow and semi- rolled leaves, named narrow and rolled leaf2-1 （nrl2-1） and nr12- 2. Map-based molecular cloning revealed that nrl2 encodes a novel protein with unknown biochemical function. The mutation of nrl2 caused pleiotropic effects, including a reduction in the number of longitudinal veins, defective abaxial sclerenchymatous cell differentiation, abnormal tape- tum degeneration and microspore development, and the formation of more slender seeds compared with the wild type （WT）. The nrl2 protein interacted with Rolling-leaf （RL14）, causing the leaves of the nrl2 mutants to have a higher cellulose content and lower Iignin content than the WT, which may have been related to sclerenchymatous cell differentia- tion and tapetum degeneration. Thus, this gene is an essential developmental regulator controlling fundamental cellular and developmental processes, serving as a potential breeding target for high-yielding rice cultivars.

关键词： nrl2 narrow and rolled leaf sclerenchymatous cell malefertility seed size secondary cell wall

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