近日，中國(guó)水稻研究所基因定位與克隆課題組在Theoretical and Applied Genetics在線發(fā)表了題為“Identificationthrough fine mapping and verification using CRISPR/Cas9-targeted mutagenesisfor a minor QTL controlling grain weight in rice”的研究論文，首次報(bào)道了水稻產(chǎn)量性狀微效QTL的克隆。

 

　　水稻重要農(nóng)藝性狀一般由少數(shù)主效QTL和大量微效QTL共同控制。水稻主效QTL克隆已取得顯著進(jìn)展，而微效QTL克隆一直舉步維艱，其根源在于微效QTL遺傳作用弱，效應(yīng)鑒定受測(cè)量誤差影響大，精細(xì)定位難度高，其次微效QTL等位變異功能差異小，遺傳互補(bǔ)效果不明顯，基因功能驗(yàn)證難。

　　研究人員應(yīng)用剩余雜合體梯系材料建立了有效的精細(xì)定位策略，采用CRISPR/Cas9基因敲除實(shí)現(xiàn)基因功能驗(yàn)證，完成了微效粒重QTL qTGW1.2b的克隆。經(jīng)應(yīng)用7套分離區(qū)間呈梯系排列的近等基因系，將qTGW1.2b精細(xì)定位在44.0 kb的區(qū)間內(nèi)，進(jìn)一步應(yīng)用CRISPR/Cas9開(kāi)展基因敲除，確認(rèn)了編碼VQ-motif蛋白的OsVQ4為qTGW1.2b的目標(biāo)基因。在近等基因系群體中，兩種純合基因型的千粒重相差0.9~2.0%，而敲除株系與野生型對(duì)照之間的千粒重差異達(dá)2.8~9.8%，效應(yīng)平均提高約6.1倍。研究還發(fā)現(xiàn)，qTGW1.2b/OsVQ4對(duì)粒數(shù)和抽穗期具有多效性，敲除株系粒重降低而粒數(shù)增加，產(chǎn)量無(wú)顯著變化；同時(shí)，抽穗期縮短1.0~2.3天。也就是說(shuō)，qTGW1.2b/OsVQ4的功能缺失等位基因可在不影響產(chǎn)量的條件下，縮短生育期，具有育種應(yīng)用價(jià)值。這些結(jié)果顯示，微效QTL克隆不僅有利于水稻農(nóng)藝性狀遺傳基礎(chǔ)的完整解析，而且可為水稻育種提供新基因資源。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金、發(fā)展中國(guó)家女科學(xué)家組織資助。博士研究生Chan Aye Nyein和王琳琳博士為共同第一作者，莊杰云研究員和張振華博士為共同通訊作者。

 

　　文章連接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03699-6