谷子是较早被驯化的二倍体C4作物,是良好的模式作物。谷子在我国乃至世界种植历史十分悠久,更是山西省重要的杂粮经济作物。但由于谷子遗传转化困难,作物改良等相关方面的研究进展十分缓慢。基因编辑技术是序列特异性核酸酶靶向目的基因产生DNA双链断裂,使目标位点实现敲除、替换和插入等,基因编辑技术带来的高效性和便捷性是开天辟地的。本实验基于CRISPR/Cas9技术在豫谷1号中构建了多基因编辑体系:1.摸索建立了完整的谷子组织培养体系。实验初期,从成熟种子开始尝试诱导愈伤。豫谷1号和晋谷21号两种谷子种质资源,利用CIM1~6六种愈伤组织诱导培养基诱导愈伤。最终选择了可以诱导分化出较多胚性愈伤的豫谷1号品种谷子和CIM6愈伤诱导培养基来大量诱导分化产生优质愈伤。紧接着将优质胚性愈伤继代到PRM1再生培养基诱导芽的分化。再将诱导分化的芽单独掐下继代到RM生根培养基诱导生根。最后将分化再生的完整植株移栽到土壤。为进一步愈伤侵染产生可遗传突变植株提供了切实参考。2.对基于小麦、水稻、玉米等的原生质体分离、瞬时转化体系不断尝试、优化,建立了稳定的豫谷1号品种谷子的原生质体分离以及瞬时转化体系。为多基因编辑体系的构建打下基础。3.为改良谷子农艺性状,选择谷子中SiDof4、SiBADH2、SiGBSS1、SiIPK1这四个与感官风味有关的基因。每个基因挑选两个靶位点,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对每个靶位点分别进行单敲除。每个基因挑选突变效率高的靶位点,构建MCTU、PTG、Csy4三套稳定的基于CRISPR/Cas9技术的多基因编辑体系,成功在豫谷1号的四个基因中产生突变。比较单敲除和三套多基因编辑系统发现,不同方法突变效率虽各有所不同,但无显著差异,突变效率大多集中在30%~40%。