CRISPR/Cas9技术改良水稻的抽穗期和株高及Wx-mq、ALS基因聚合
发布时间：2022-05-06 21:06
水稻作为模式植物,利用杂交、回交、自交等传统的育种方式对目标性状进行改良时,具有操作复杂,耗时长等缺点且不易获得改良目标性状后的水稻植株。CRISPR/Cas9基因编辑系统及分子标记辅助选择在水稻中得到了成功的运用。抽穗期和株高作为水稻生育期中的主要农艺性状,决定着水稻的长势情况、适应性以及高产稳产等。我们挑选了DTH8、Ghd7、SD1作为候选靶基因,使用CRISPR/Cas9系统定向改良了水稻抽穗期和株高性状,构建了它们的CRISPR/Cas9基因编辑表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法构建这些载体在不同水稻材料中的突变体。本论文中,我们利用CRISPR/Cas9多靶点敲除技术敲除DTH8、Ghd7和SD1,获得了具有粳稻品种香糯背景的dth8单突变体、ghd7单突变体和具有粳稻品种越光背景的sd1单突变体。主要实验结果如下:根据候选靶基因设计靶位点,将同一候选基因的两个靶位点同时构建到CRISPR/Cas9基因编辑表达载体中,CRISPR/Cas9表达载体包括单靶点双元表达载体与双靶点双元表达载体;分别为CRISPR-DTH8-1、CRISPR-Ghd7-1和CRISPR-SD...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 文献综述
1.1 目的基因研究进展
1.1.1 水稻SD1 基因的研究背景
1.1.2 水稻抽穗期相关基因的研究背景
1.1.3 水稻抗除草剂基因ALS的研究背景
1.1.4 水稻蜡质基因Wx-mq的研究背景
1.2 基因编辑CRISPR/Cas9 概述
1.2.1 基因编辑技术的种类
1.2.2 CRISPR/Cas9 基因编辑原理
1.2.3 CRISPR/Cas9 系统在水稻中的应用
1.3 农杆菌介导的水稻遗传转化体系
1.4 研究目的及意义
第二章 利用CRISPR/Cas9 技术改良粳稻品种香糯99-25 的抽穗期
2.1 实验材料
2.1.1 用于基因编辑的水稻品种
2.1.2 实验仪器及药品
2.1.3 常用抗生素及培养基的配制
2.2 实验方法
2.2.1 CRISPR/Cas9 敲除载体的构建
2.2.2 水稻组织培养试剂配制
2.2.3 农杆菌介导的水稻遗传转化
2.2.4 RNA的提取
2.2.5 cDNA反转录
2.2.6 基因编辑植株的鉴定与突变检测
2.2.7 实时荧光定量PCR
2.2.8 突变体表型分析
2.3 结果与分析
2.3.1 CRISPR/Cas9 双元载体的构建
2.3.2 基因编辑植株T_0 代的获取及阳性植株鉴定结果
2.3.3 CRISPR/Cas9 基因编辑植株的突变类型
2.3.4 T_0 代基因编辑植株表型分析及RNA表达结果分析
2.3.5 DTH8 不同突变材料对抽穗期的影响
2.4 结论与讨论
2.4.1 DTH8和Ghd7 基因对抽穗期的影响
2.4.2 抽穗期与日照长短的探讨
第三章 利用CRISPR/Cas9 技术改良粳稻品种越光的株高
3.1 实验材料
3.1.1 用于基因编辑的水稻品种
3.1.2 实验仪器及药品
3.1.3 常用抗生素及培养基的配制
3.2 实验方法
3.2.1 CRISPR/Cas9 敲除载体的构建
3.2.2 水稻组织培养试剂及常用培养基的制备
3.2.3 农杆菌介导的水稻遗传转化
3.2.4 转基因检测
3.3 结果与分析
3.3.1 CRISPR/Cas9 载体构建
3.3.2 CRISPR/Cas9 基因编辑植株T_0 代的获取及阳性植株鉴定结果
3.4 结论与讨论
3.4.1 CRISPR/Cas9 技术改良水稻的应用性探讨
3.4.2 半矮杆主效基因SD1 的讨论
第四章 利用分子标记培育低直链淀粉含量抗除草剂水稻
4.1 实验材料
4.1.1 水稻材料
4.1.2 材料种植
4.2 实验方法
4.2.1 引物合成与PCR检测
4.2.2 抗除草剂水稻植株的田间鉴定
4.2.3 糯性基因外观鉴定
4.2.4 田间种植及农艺性状考察
4.3 结果与分析
4.3.1 杂交及回交转育
4.3.2 田间抗除草剂筛选
4.3.3 糯性基因与抗除草剂基因的PCR检测
4.3.4 含糯性基因Wx-mq水稻胚乳外观检测
4.3.5 田间农艺性状及产量表现
4.4 结论与讨论
参考文献
附录
附录1 :本研究中所用引物
附录2 :各类培养基配方
附录3 :转基因水稻炼苗时注意事项
硕士期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用基因编辑技术改良水稻性状的研究进展与展望[J]. 杨平,陈春莲,熊运华,黄永萍,姚晓云,尹建华. 江西农业学报. 2019(04)
[2]基于CRISPR/Cas9研究叶形相关基因NRL2对水稻抗旱性的影响[J]. 陈炜,邱牡丹,李潜龙,王建龙. 分子植物育种. 2018(22)
[3]利用CRISPR/Cas9系统定向编辑水稻SD1基因[J]. 胡雪娇,杨佳,程灿,周继华,牛付安,王新其,张美良,曹黎明,储黄伟. 中国水稻科学. 2018(03)
[4]宁夏杂草稻外观和碾磨品质分析[J]. 马静,王兴盛,段彩林,孙建昌. 种子. 2018(02)
[5]水稻抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS功能标记的开发与应用[J]. 王芳权,杨杰,范方军,李文奇,王军,许扬,朱金燕,费云燕,仲维功. 作物学报. 2018(03)
[6]利用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得水稻OsYUCCA1基因突变体[J]. 何先畅,黄国强,王道洋,常淑伟,张大兵. 基因组学与应用生物学. 2017(11)
[7]利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因[J]. 姚姝,陈涛,张亚东,朱镇,赵庆勇,周丽慧,赵凌,赵春芳,王才林. 作物学报. 2017(11)
[8]水稻抽穗期基因EHD8的遗传分析及精细定位[J]. 李允振,黄永禄,谢旭阳,李志华,艾海粤,刘芳,邱永福,罗继景,李容柏,覃宝祥. 中国科技论文. 2017(12)
[9]水稻半矮秆基因sd1功能标记的开发与利用[J]. 徐建军,张云辉,顾啸,姚麒麟. 上海农业学报. 2016(04)
[10]Genetic Improvement of Japonica Rice Variety Wuyujing 3 for Stripe Disease Resistance and Eating Quality by Pyramiding Stv-bi and Wx-mq[J]. CHEN Tao,WU Hao,ZHANG Ya-dong,ZHU Zhen,ZHAO Qi-yong,ZHOU Li-hui,YAO Shu,ZHAO Ling,YU Xin,ZHAO Chun-fang,WANG Cai-lin. Rice Science. 2016(02)
博士论文
[1]转录因子DTH8抑制开花的分子机制及其在杂交水稻育种中的应用[D]. 杜安平.四川农业大学 2017
硕士论文
[1]利用CRISPR/Cas9技术改良水稻株高、抽穗期和品质相关性状的初步探讨[D]. 王凯月.华中农业大学 2018
本文编号：3651215
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 文献综述
1.1 目的基因研究进展
1.1.1 水稻SD1 基因的研究背景
1.1.2 水稻抽穗期相关基因的研究背景
1.1.3 水稻抗除草剂基因ALS的研究背景
1.1.4 水稻蜡质基因Wx-mq的研究背景
1.2 基因编辑CRISPR/Cas9 概述
1.2.1 基因编辑技术的种类
1.2.2 CRISPR/Cas9 基因编辑原理
1.2.3 CRISPR/Cas9 系统在水稻中的应用
1.3 农杆菌介导的水稻遗传转化体系
1.4 研究目的及意义
第二章 利用CRISPR/Cas9 技术改良粳稻品种香糯99-25 的抽穗期
2.1 实验材料
2.1.1 用于基因编辑的水稻品种
2.1.2 实验仪器及药品
2.1.3 常用抗生素及培养基的配制
2.2 实验方法
2.2.1 CRISPR/Cas9 敲除载体的构建
2.2.2 水稻组织培养试剂配制
2.2.3 农杆菌介导的水稻遗传转化
2.2.4 RNA的提取
2.2.5 cDNA反转录
2.2.6 基因编辑植株的鉴定与突变检测
2.2.7 实时荧光定量PCR
2.2.8 突变体表型分析
2.3 结果与分析
2.3.1 CRISPR/Cas9 双元载体的构建
2.3.2 基因编辑植株T_0 代的获取及阳性植株鉴定结果
2.3.3 CRISPR/Cas9 基因编辑植株的突变类型
2.3.4 T_0 代基因编辑植株表型分析及RNA表达结果分析
2.3.5 DTH8 不同突变材料对抽穗期的影响
2.4 结论与讨论
2.4.1 DTH8和Ghd7 基因对抽穗期的影响
2.4.2 抽穗期与日照长短的探讨
第三章 利用CRISPR/Cas9 技术改良粳稻品种越光的株高
3.1 实验材料
3.1.1 用于基因编辑的水稻品种
3.1.2 实验仪器及药品
3.1.3 常用抗生素及培养基的配制
3.2 实验方法
3.2.1 CRISPR/Cas9 敲除载体的构建
3.2.2 水稻组织培养试剂及常用培养基的制备
3.2.3 农杆菌介导的水稻遗传转化
3.2.4 转基因检测
3.3 结果与分析
3.3.1 CRISPR/Cas9 载体构建
3.3.2 CRISPR/Cas9 基因编辑植株T_0 代的获取及阳性植株鉴定结果
3.4 结论与讨论
3.4.1 CRISPR/Cas9 技术改良水稻的应用性探讨
3.4.2 半矮杆主效基因SD1 的讨论
第四章 利用分子标记培育低直链淀粉含量抗除草剂水稻
4.1 实验材料
4.1.1 水稻材料
4.1.2 材料种植
4.2 实验方法
4.2.1 引物合成与PCR检测
4.2.2 抗除草剂水稻植株的田间鉴定
4.2.3 糯性基因外观鉴定
4.2.4 田间种植及农艺性状考察
4.3 结果与分析
4.3.1 杂交及回交转育
4.3.2 田间抗除草剂筛选
4.3.3 糯性基因与抗除草剂基因的PCR检测
4.3.4 含糯性基因Wx-mq水稻胚乳外观检测
4.3.5 田间农艺性状及产量表现
4.4 结论与讨论
参考文献
附录
附录1 :本研究中所用引物
附录2 :各类培养基配方
附录3 :转基因水稻炼苗时注意事项
硕士期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用基因编辑技术改良水稻性状的研究进展与展望[J]. 杨平,陈春莲,熊运华,黄永萍,姚晓云,尹建华. 江西农业学报. 2019(04)
[2]基于CRISPR/Cas9研究叶形相关基因NRL2对水稻抗旱性的影响[J]. 陈炜,邱牡丹,李潜龙,王建龙. 分子植物育种. 2018(22)
[3]利用CRISPR/Cas9系统定向编辑水稻SD1基因[J]. 胡雪娇,杨佳,程灿,周继华,牛付安,王新其,张美良,曹黎明,储黄伟. 中国水稻科学. 2018(03)
[4]宁夏杂草稻外观和碾磨品质分析[J]. 马静,王兴盛,段彩林,孙建昌. 种子. 2018(02)
[5]水稻抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS功能标记的开发与应用[J]. 王芳权,杨杰,范方军,李文奇,王军,许扬,朱金燕,费云燕,仲维功. 作物学报. 2018(03)
[6]利用CRISPR-Cas9基因编辑技术获得水稻OsYUCCA1基因突变体[J]. 何先畅,黄国强,王道洋,常淑伟,张大兵. 基因组学与应用生物学. 2017(11)
[7]利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因[J]. 姚姝,陈涛,张亚东,朱镇,赵庆勇,周丽慧,赵凌,赵春芳,王才林. 作物学报. 2017(11)
[8]水稻抽穗期基因EHD8的遗传分析及精细定位[J]. 李允振,黄永禄,谢旭阳,李志华,艾海粤,刘芳,邱永福,罗继景,李容柏,覃宝祥. 中国科技论文. 2017(12)
[9]水稻半矮秆基因sd1功能标记的开发与利用[J]. 徐建军,张云辉,顾啸,姚麒麟. 上海农业学报. 2016(04)
[10]Genetic Improvement of Japonica Rice Variety Wuyujing 3 for Stripe Disease Resistance and Eating Quality by Pyramiding Stv-bi and Wx-mq[J]. CHEN Tao,WU Hao,ZHANG Ya-dong,ZHU Zhen,ZHAO Qi-yong,ZHOU Li-hui,YAO Shu,ZHAO Ling,YU Xin,ZHAO Chun-fang,WANG Cai-lin. Rice Science. 2016(02)
博士论文
[1]转录因子DTH8抑制开花的分子机制及其在杂交水稻育种中的应用[D]. 杜安平.四川农业大学 2017
硕士论文
[1]利用CRISPR/Cas9技术改良水稻株高、抽穗期和品质相关性状的初步探讨[D]. 王凯月.华中农业大学 2018
本文编号：3651215
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