杨晓祎;王慧慧;张艳雯;侯典云;张红晓;康国章;胥华伟

OsPIN5c;CRISPR/Cas9;基因功能;水稻

生长素极性运输在植物生长发育中发挥着重要作用,生长素输出载体蛋白(PIN-FORMED,PIN)是控制生长素极性运输的关键蛋白.虽然部分水稻OsPIN基因功能已有报道,但水稻OsPIN5c的生物学功能仍有待研究.本研究在OsPIN5c第1外显子处设计靶点并构建CRISPR/Cas9载体,通过转化粳稻品种日本晴获得24株转基因植株,PCR产物直接测序分析表明其中15株发生突变,突变率为62.5%,突变类型为双等位突变;进一步从T1代突变体中筛选获得3种不同的纯合突变体,将其命名为ospin5c-1、ospin5c-2和ospin5c-3.序列比对分析表明,这3种类型的突变均造成移码突变和蛋白翻译提前终止,由原来的398个氨基酸分别缩短为109、106和250个氨基酸;跨膜螺旋结构域分析表明,3种突变体中OsPIN5c蛋白的跨膜结构完全消失;蛋白结构预测表明3种突变体中OsPIN5c蛋白螺旋结构明显减少.突变体的苗高、根长和不定根数均显著低于野生型植株.组织特异性表达表明OsPIN5c主要在根中表达.突变体根中OsPIN1a和OsPIN5b表达量提高;生长素合成关键基因OsYUC1、OsYUC4、OsYUC6和OsYUC7的表达量也显著提高.ospin5c突变体根的向重性受到部分抑制.本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得ospin5c纯合突变体并探讨了OsPIN5c基因功能,为利用OsPIN5c基因进行作物遗传改良提供了潜在的基因资源.