利用CRISPR/Cas9技术创制水稻红褐色颖壳突变体

向小利; 蒲志刚; 王兰英; 王平; 胡彬华; 《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD

摘要：颖壳颜色在杂交水稻色选机械化制种上具有重要的应用价值。水稻红褐色颖壳基因 RBH1 是一个编码肉桂醇脱氢酶（Cinnamyl alcohol dehydrogenases 2, CAD2）的基因，是木质素合成途径的关键酶，其功能突变会产生红褐色颖壳表型。为了研究红褐色颖壳突变材料在色选机械化制种中的应用价值，本研究采用CRISPR/Cas9 技术敲除了籼稻骨干恢复系‘R498’中的 RBH1 基因，获得了多种不同突变方式的敲除突变材料，所有纯合突变株系的茎秆和颖壳都表现为红褐色，选取其中 3 种突变方式（KO1～KO3）进行进一步研究。相比于野生型‘R498’，敲除植株 KO3 叶片和茎秆中木质素含量显著下降，纤维素和半纤维素显著升高。农艺性状调查结果发现，无转基因成分的 3 个敲除突变株系（KO1～KO3）的株高、穗长、结实率、粒长和千粒重比‘R498’显著降低，但是‘R498’和敲除突变体分别与三系不育系双 1A 的杂交组合 F₁的农艺性状无显著差异。虽然敲除突变体自身的多数农艺性状变差，但不影响杂交组合的农艺性状及产量。因此，利用基因编辑技术敲除恢复系材料中的 RBH1 基因产生的红褐色表型，可以运用于杂交水稻色选机械化制种。

关键词： 水稻（Oryza sativa） 肉桂醇脱氢酶 基因编辑 红褐色颖壳