【摘 要】
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粮食安全关系我国的民生大计。作为我国的主要粮食作物之一,水稻的稳产增产保障了我国的粮食安全。随着人口的增长,为满足日益增长的粮食需求,提高水稻产量一直是科学家们致力解决的重大课题之一。杂种优势是指杂种表现优于双亲的现象,杂种优势利用是提高水稻产量的重要手段之一。由珍汕97和明恢63杂交而来的优良杂交稻汕优63是我国历史上推广面积最大的杂交稻,其在产量上表现出很强的杂种优势,因此以汕优63为模型研究
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粮食安全关系我国的民生大计。作为我国的主要粮食作物之一,水稻的稳产增产保障了我国的粮食安全。随着人口的增长,为满足日益增长的粮食需求,提高水稻产量一直是科学家们致力解决的重大课题之一。杂种优势是指杂种表现优于双亲的现象,杂种优势利用是提高水稻产量的重要手段之一。由珍汕97和明恢63杂交而来的优良杂交稻汕优63是我国历史上推广面积最大的杂交稻,其在产量上表现出很强的杂种优势,因此以汕优63为模型研究杂种优势非常具有代表性。本室已有数据显示汕优63中存在很多对杂种优势有贡献的位点,其中Ghd7和Ghd7.1对每穗颖花数杂种优势有很大贡献。Ghd7和Ghd7.1是本室已克隆的同时控制抽穗期、株高和每穗颖花数的CCT家族基因,但其对杂种优势的贡献目前只有群体水平的数据支持,而缺乏直接的遗传材料表型验证。Ghd7和Ghd7.1在明恢63中的等位基因是功能单倍型,而在珍汕97中的等位基因属于无功能单倍型。研究方案一是在明恢63背景下对Ghd7和Ghd7.1进行敲除,再通过与珍汕97杂交创建携带目的基因变异的汕优63,最终通过表型考察确认目的基因的敲除对杂种优势的影响。为提高获得编辑阳性单株的概率,在Ghd7和Ghd7.1的外显子上设计了2个靶标,最终获得明恢63背景下的Ghd7和Ghd7.1突变体各8个,其中7个Ghd7突变体是提前终止突变,而8个Ghd7.1突变体均破坏了GHD7.1蛋白的CCT保守结构域。对Ghd7和Ghd7.1突变体进行表型鉴定发现:1)Ghd7突变体的抽穗期比野生型早2.1～3.4 d,其他表型与野生型无差异;2)Ghd7.1突变体的抽穗期比野生型早4.8～12.1 d,株高比野生型矮7.7～18.6 cm,每穗颖花数比野生型少21.47～32.80颗,每穗实粒数比野生型少10.51～32.83粒。除构建CRISPR材料外,研究方案二是通过杂交创建了珍汕97背景下分别导入明恢63型Ghd7和Ghd7.1的近等基因系,再通过与明恢63杂交创建目的基因区段为纯合明恢63片段的汕优63,最终通过表型考察确认目的基因的拷贝数对杂种优势的影响。近等基因系ZS97（Ghd7-M/M）是以本室前期构建的Ghd7近等基因系为基础进行了芯片测序和回交清除背景,目前材料世代为BC2F4。近等基因系ZS97（Ghd7.1-M/M）以Ghd7.1的重组自交系为基础,目前完成了一次回交。本研究在明恢63和珍汕97背景下成功构建一系列Ghd7和Ghd7.1相关的遗传材料,为验证Ghd7和Ghd7.1与汕优63的每穗颖花数杂种优势的关系奠定基础。
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