异源三聚体G蛋白信号介导细胞内对外界刺激的反应,在多种生物进化上相对保守。在水稻中,G蛋白参与多个重要农艺性状的调控。本研究发现了两个非典型G蛋白γ亚基DEP1和GS3拮抗调控水稻产量和品质。dep1突变体显著增加了每穗粒数,但对食味值、蒸煮和垩白相关性状不利。gs3突变体的植株每穗粒数减少,但粒长显著增加。gs3突变体植物在食味、外观、蒸煮品质和快速粘度分析仪（RVA）上表现明显优于野生型和dep1突变体。为了结合gs3和dep1的优势,协同提高水稻产量和品质,在超级稻品种沈农（SN265）的GS3位点进行了定点基因编辑。SN265的DEP1位点为突变型,穗型直立,产量表现优异,但食味品质一般。基因编辑植株sn265/gs3粒长增加,进一步增加了产量。与SN265相比,其质构特性和RVAs均有显著提高,进而提高了食味品质。本研究提供了一种通过基因编辑G蛋白γ亚基同时提高水稻产量和品质的策略,具体分析结果如下:1.成功构建了CRISPR/Cas9-GS3和CRISPR/Cas9-DEP1两个载体,并将其转入受体材料Sasanishiki中,成功获得了目标基因编辑的转基因植株。2.通过对T2代转基因突变株系农艺性状分析结果表明,在Sasanishiki遗传背景下,dep1突变体的株高显著降低,每穗粒数显著增加,千粒重显著降低,穗数和结实率差异不显著。gs3突变体的粒长显著增加,千粒重显著增加,每穗粒数显著降低,穗数和结实率无明显的差异,说明dep1突变体由于每穗粒数增加产量显著上升,尽管gs3突变体粒长显著增加,但由于每穗粒数的减少使得期产量和野生型相当。3.扫描电镜观察发现Sasanishiki和突变体颖壳细胞数无明显差异,gs3突变体的细胞长度显著增加。Sasanishiki和gs3突变体垩白显著低于dep1突变体。进一步观察胚乳淀粉粒形态和排列发现Sasanishiki和gs3突变体淀粉粒排列紧凑,多边形结构明显。4.对T2代转基因突变体品质分析结果表明,gs3突变体除了碾磨品质略有下降以外,外观、蒸煮和食味品质上都表现出明显的优势,而dep1突变体除了食味和垩白相关性状较野生型有所下降外,其他的品质性状与野生型相当。5.为了改良超级稻品种SN265的品质性状,对其GS3位点进行定点基因编辑,结果显示gs3突变体的株型无明显变化,株高、穗数、结实率与SN265无显著差异,粒长显著提高。因此,虽然每穗粒数降低,但增加了千粒重,最终提高了单株的产量。突变体虽然碾磨品质有些下降,外观、蒸煮和食味都表现出明显的提高。直连淀粉含量和脂肪酸含量无明显的差异,但是蛋白质含量明显降低,综上所述,gs3突变体可以显著提高SN265的品质性状。