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【高水平论文】农学院吴德祥课题组获得新的水稻除草剂抗性突变体

作者:  文章来源:   点击数: 更新日期:2021-01-29

近日,我院吴德祥课题组在国际名期刊Plant Biotechnology Journal》上“ A CRISPR-Cas9-mediated domain-specific base-editing screen enables functional assessment of ACCase variants in rice” 为题发表通讯短文

直播是水稻轻简栽培中最简化的种植方式,但是直播稻田杂草及杂草稻大量发生,极大限制了直播稻的发展。开发抗除草剂种质材料为稻田杂草防控提供了新的解决方案,对规模化作物生产极为重要。ACCase(乙酰辅酶A羧化酶)是芳氧苯氧丙酸(APP)类与环己烯二酮(CHD)类等多种重要商业除草剂的作用位点。许多杂草中,ACCase中羧基转移酶结构域(Carboxyltransferase, CT domain)中某些氨基酸的替换可赋予植物除草剂抗性。为挖掘水稻OsACC抗性位点,创制抗性材料,该研究针对编码OsACC CT domain 的1653bp序列设计了141条sgRNA (NGG PAM),结合该研究组前期创制的两个高效保真CBE工具(eBE3和eCDA,(Qin et al., 2019))或按照已报道思路优化了前期构建的ABE工具(eABE)(Li et al., 2018; Li et al., 2019),分别构建了三个碱基编辑文库(下图。理论上,编辑文库的窗口可对CT domain 超1/3的序列实现覆盖(对eABE,窗口覆盖611-nt,含167 可编辑的A和162 T; 对eBE3,窗口覆盖788-nt,含165可编辑的C和192 G; 对eCDA,窗口覆盖393-nt,含84可编辑的C和92 G)。在粳稻品种肥粳2020中分别导入三个文库,每文库取5000个转化愈伤在除草剂压力下筛选和分化4~8周后检测所获除草剂抗性事件。eABE文库共获25个抗性事件,除了一株植物携带I1879V替换外,其他多为前期已报道的C2186R突变(Li et al., 2018);eBE3文库所获三个抗性事件均携带W2125S突变;而eCDA文库并未获得抗性事件。进一步结果表明,I1879V突变在水稻正常生命周期中没有体现明显的负面效应,可能相对较适于进一步的性状改良

农学院博士生刘小双第一作者,农学院吴德祥研究员和安徽省农科院魏鹏程研究员为论文共同通讯作者。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13348



高密度碱基编辑筛选流程示意图

不同突变系均表现除草剂抗性