近日，JIPB在线发表了华南农业大学刘耀光/郭晶心团队题为“Directional improvement of agronomic traits in salt-tolerant rice by multiplex-genome-editing”的研究论文，成功利用多基因编辑技术实现了海稻多性状快速改良。
全球变暖加剧了土壤盐渍化，大幅度降低作物产量。种植耐盐作物是盐渍化土壤修复和利用的主要途径。海稻86 (SR86) 是优良的水稻耐盐品种，由古老籼稻材料驯化而来，但仍具有部分野生性状，如高杆易倒伏、长芒、易落粒、强感光、产量低等，限制了其推广应用。
研究设计了快速改良海稻86的技术路线，整个过程分为3步：第一步，明确海稻86需改良的10个性状；第二步，测序性状控制基因，选择了13个目标性状控制基因并设计靶点，构建多基因编辑载体，遗传转化海稻86；第三步，对T0植株进行高通量靶点测序和分析，T0植株间杂交和后代选择，筛选出育性好，编辑基因数目最多，且没有T-DNA插入的纯合株系SR86M。SR86M中13个基因均发生了突变，其中9个基因发生了预期的突变，7个性状得到改良：株高降低、株型改良、粒型细长、粒数增加、感光性削弱、香味和氮肥利用率增加，更加适合规模化种植，而且耐盐性与SR86类似。研究证明了多基因编辑是快速高效改良作物的有效策略，是创制作物新型种质资源的有效途径。
图1. 海稻 (SR86) 与海稻改良 (SR86M) 系株型性状
Figure 1. Phenotypic features of the salt-tolerant rice variety SR86 and the roadmap for rapidly improving SR86.
(A–F) Plant phenotype, panicle, and grains of SR86 and the modern cultivated rice (Oryza sativa.). Whole plant (A, B), panicles (C, D), awn length and grain width (E), and (F) grain length. Scale bars indicate 20 cm (A, B), 5 cm (C, D), and 2 cm (E, F).
(G) Roadmap for the rapid improvement of SR86.
(H) Schematic diagrams of sgRNA arrangement in the binary vectors. Vectors A and B are the two binary vectors used in this study for manipulating SR86.
在读博士生郝雨与许冰群为论文共同第一作者，农学院刘耀光院士和郭晶心研究员为论文共同通讯作者，扬州大学宗伍辈博士对研究提供了帮助。该研究得到了国家重点研发计划、广东省基础与应用研究重大专项、“十四五”农业科技创新十大重点公开竞争项目、广东未来作物精准育种基础研究中心重大项目的资助。
相关论文链接：https://doi.org/10.1111/jipb.13926
文图/农学院
