【摘 要】
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株高是影响作物结构、根尖优势、生物量、抗倒伏、耐拥挤和田间收获的重要因素。在第一次“绿色革命”期间,为了使灌溉和高肥料利用率下的产量最大化,利用半矮杆基因sd1培育半矮化水稻品种减少倒伏并提高田间收获率。水稻植株高度是由基因控制的,这些基因位于一个复杂的调控网络中,目前通过反向遗传学和图位克隆已经鉴定出约30多个控制植物高度的基因,主要参与植物激素的生物合成或信号转导。研究发现赤霉素(GAs),油
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株高是影响作物结构、根尖优势、生物量、抗倒伏、耐拥挤和田间收获的重要因素。在第一次“绿色革命”期间,为了使灌溉和高肥料利用率下的产量最大化,利用半矮杆基因sd1培育半矮化水稻品种减少倒伏并提高田间收获率。水稻植株高度是由基因控制的,这些基因位于一个复杂的调控网络中,目前通过反向遗传学和图位克隆已经鉴定出约30多个控制植物高度的基因,主要参与植物激素的生物合成或信号转导。研究发现赤霉素(GAs),油菜素类固醇(BRs)和独脚金内酯(SLs)可以控制植物的高度。株高是水稻株型的重要影响因素之一,对植物的产量有着直接的影响,但其分子机制仍不清楚。我们通过CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了黄华占背景下GW6a和GNP1的双基因突变体。通过与野生型黄华占杂交,获得去除载体的杂合的双基因突变体,自交分离后获得九种不同基因型,并分别进行表型观察。通过性状调查发现GW6a和GNP1单基因突变体分别比野生型矮了16.58厘米和14.12厘米,而GW6a和GNP1双基因突变体矮化的程度是单基因突变体的两倍多,平均值为33.87厘米。除了株高变矮外,双基因突变体的其他农艺性状也发生了变化,包括穗长变短,产量下降及千粒重增加。通过实时荧光定量PCR发现,在抽穗期的水稻茎杆顶端中,GW6a和GNP1基因在突变体中其转录水平表达含量很低,并且和赤霉素信号传导正相关的基因Os GA20ox2、Os GA2ox3和RGL3其表达量都有所下降。实验表明GW6a和GNP1双基因突变体通过降低植物体内的赤霉素含量,降低了水稻的株高、穗长以及水稻的产量。除了已达到理想水平株型的水稻品种黄华占,我们将继续研究其它倒伏品种能否通过敲除这两个基因而改善抗倒伏性和增加田间收获率。通过发现更多株高基因,研究株高机制,补充完整株高调控网络,为产生半矮化水稻表型提供了理想的基因资源。同时也为抗倒伏性强和高产水稻品种的选育提供了有效的策略。
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