CRISPR_Cas9系统介导水稻谷蛋白基因定点突变研究

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1、学校代码：10270分类号：Q3学号：152200867硕士学位论文CRISPR/Cas9系统介导水稻谷蛋白基因定点突变研究学院：生命与环境科学学院专业：遗传学研究方向：基因敲除研究生姓名：周优指导教师：董彦君教授完成日期：2018年5月ReseachofOrientationMutationofGlutenGeneinRice(OryzasativaL.)byCRISPR/Cas9SystemByYouZhouAdissertationsubmittedinpartialfulfillmentofthereq

2、uirementsforthedegreeofmasterofscienceswiththemajorofGeneticsSupervisedbyProf.YanjunDongShanghaiNormalUniversityShanghai,People’sRepublicofChinaMay2018上海师范大学硕士学位论文摘要摘要水稻(OryzasativaL.)是基因组研究的模式粮食植物。培育功能性专用品种日渐成为水稻育种的重要目标。利用CRISPR/Cas9技术对水稻谷蛋白基因进行编辑，可大大缩短育种时间

3、，提高育种效率。本研究利用CRISPR/Cas9技术针对水稻谷蛋白基因进行定点编辑，得出以下结论：1.利用CRISPR/Cas9技术能够成功的对水稻3个谷蛋白基因（LOC_Os01g55690（GluA1），LOC_Os03g31360（GluA3），LOC_Os02g16830（GluB4））进行基因组定点编辑。2.研究得到以下结果：LOC_Os01g55690（GluA1）得到2种类型的纯合突变体：（1）1个碱基T的插入；（2）6个碱基（GCTTCG）缺失，1个碱基的替换（A→C）。LOC_Os03g313

4、60（GluA3）共得到5种突变类型：（1）:缺失32bp（TTGCTACAACATCGTCAGGAAGTGCGCGGAAG），插入8bp（ATGCATTT）;（2）:缺失27bp(GCGCGGAAGATGGAATTCTTTCCTGCC)，插入9bp（CCGCGCACT）；（3）:缺失21bp（AGGAAGTGCGCGGAAGATGGA）；（4）:缺失4bp（AGAT）；（5）:缺失45bp（GAAGATGGAATTCTTTCCTGCCATGTGGCTAACCATGGAGTCAGG），插入59bp（TCTTCA

5、TATGTGGCTAACCATGGAGTCAGGGTTGGTTTTCAATGTCAACATGATCACAA）。LOC_Os02g16830（GluB4）得到1种纯合体突变类型：插入一个碱基T。3.对得到的8种纯合突变体进行了转录水平的表达量分析：发现我们得到的8种突变体材料大部分在RNA表达水平上都表现出异于野生型粳稻品种—嘉花1号。4.SDS-PAGE分析表明8种突变体材料的谷蛋白在蛋白表达水平上并没有转录表达水平的变化那么明显，与野生型相比差异不大。5.对8种突变体材料的农艺性状调查，发现其穗数、每穗粒数、

6、结实率以及单株产量与野生型都存在有显著差异。本研究利用CRISPR/Cas9技术成功的对水稻谷蛋白基因进行了定点编辑，为运用CRISPR/Cas9技术对水稻蛋白质品质改善提供了理论指导。关键词：CRISPR/Cas9；水稻；谷蛋白基因；基因组编辑；突变体I摘要上海师范大学硕士学位论文IIShanghaiNormalUniversityMasterofPhilosophyAbstractAbstractRiceisamodelplantforgenomicresearch.Thebreedingoffunctio

7、nalspecialvarietiesofricehasbecomeanimportanttargetofricebreeding.UsingCRISPR/Cas9technologytoeditriceglutengenescanshortentimeofbreedingandimproveefficiencyofbreeding.Inthisstudy,weuseCRISPR/Cas9technologytoeditriceglutengenesandwecanconcludeasthefollowing：

8、1.UsingCRISPR/Cas9technologycaneditthreeofthericeglutengenes(LOC_Os01g55690，LOC_Os03g31360，LOC_Os02g16830)successfully.2.Inthisstudy,wegotthefollowingresults:LOC_Os01g55690gets2typesofhomozygous