水稻是我国重要的粮食作物之一。随着人们生活水平的不断提高,对稻米品质的要求越来越高。水稻籽粒蛋白质含量(Grainproteincontent,GPC)对稻米品质有重要的调节作用。通过传统育种调控GPC改良稻米品质耗时长,且存在盲目性。随着分子生物学的产生与发展,基因编辑技术在优质水稻的研究和培育方面得到广泛得运用。本研究利用CRISPR/Cas9系统对氨基酸通透酶/转运子基因家族(Amino acids permease,AAP)成员进行编辑,研究AAPs基因突变对GPC的影响,以及在稻米食味品质改良方面的作用。具体结果如下:1.根据AAPs家族的19个成员的进化树和相对表达量分析,选择在胚乳中相对表达量高且亲缘关系相对较远的5个AAPs(OsAAP3、OsAAP6、OsAAP10、OsAAP11和OsAAP13)作为目标基因,分别构建基因敲除载体,利用农杆菌介导转化扬粳158、武运粳30、南粳9108和一个粳稻品系17GTM11中。在4个遗传背景中均在T1代成功获得无选择标记的纯合突变单株。2.通过对4种遗传背景下获得的T1代突变单株成熟期种子GPC分析,发现所有突变体的蛋白质含量均显著降低,T1代GPC下降2.9-19.1%,表明5个基因的突变对GPC的降低有相似的作用,其中OsAAP10、OsAAP11和OsAAP13的作用略强。进一步分析发现,AAPs的功能缺失导致贮藏蛋白的四种组分蛋白均有一定程度的降低,其中谷蛋白含量的降低是突变体蛋白质含量降低的主要原因。3.通过对稻米淀粉组成和淀粉粘滞特性分析发现,5个AAPs基因的功能缺失不仅影响籽粒中蛋白质的含量,而且改变淀粉含量和淀粉组成。部分突变体的直链淀粉含量均显著降低,淀粉总量上升;与野生型相比,突变体具有更高的峰值粘度、崩解值和更低的消减值,且OsAAP10、OsAAP11和OsAAP13对淀粉粘滞特性的各项指标影响效果大于OsAAP3和OsAAP6。4.对T2代GPC分析发现,T2代GPC下降1.5-10.4%,T2代的下降幅度略小于T1代。根据GPC在不同遗传背景的下降幅度,五个基因对蛋白质调节效应由高到低分别是OsAAP11、OsAAP10、OsAAP13、OsAAP3、OsAAP6,同一遗传背景下的相同基因的不同突变类型GPC下降幅度存在一定的差异。5.对T2代食味值分析结果表明,五种AAPs的突变均可提高水稻食味品质,其中大部分突变体的食味值高于野生型,对食味值较低的扬粳158改良作用好于食味值较高的南粳9108。平均改良幅度最大的为OsAAP11。综上所述,通过CRISPR/Cas9系统对AAPs定向诱变,特别是OsAAP11,可以迅速降低水稻的GPC,提高食味值,为培育具有理想ECQ的品种提供新的策略。