组织培养优化与基因组编辑技术用于提高印度本地稻种Chittimuthyalu的产量

《Transgenic Research》：Tissue culture optimization and genome editing for yield improvement of an Indian rice landrace Chittimuthyalu

水稻品种Chittimuthyalu通过基因编辑技术改良其抗倒伏和增产特性，优化了愈伤组织诱导和植株再生的组织培养方案，成功构建包含OsDEP1等四基因的多组学编辑载体，使千粒重提升100%、总产量增加50%。

　　

摘要

Chittimuthyalu是一种来自印度南部的稻种，以其宜人的香气、丰富的营养价值和优良的烹饪品质而闻名。然而，它的植株类型较差（植株高大且茎秆脆弱，容易倒伏），产量也较低。利用现有的杂交育种或随机突变技术来改良这种珍贵的稻种时，常常会由于连锁拖累或大量非目标突变而产生不良性状。基因组编辑作为一种最为精确的育种工具，为解决这些问题提供了可行的方案。在本研究中，我们开发了一种高效的Chittimuthyalu愈伤组织诱导、转化和再生的组织培养技术。在含有2.5毫克/升2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）以及600毫克/升脯氨酸和谷氨酰胺的L3基础培养基上，愈伤组织诱导频率最高。对于再生而言，噻唑酮（TDZ）、6-苄氨基嘌呤（BAP）和激动素的组合使用效果最佳。我们利用优化后的组织培养技术，将基于与产量和抗病性相关的基因OsDEP1、OsTB1、OsCKX2和OsSWEET14设计的四种引导RNA构建的多重基因编辑载体进行了转化。经过基因组编辑的OsDEP1水稻植株表现出更粗的茎秆、更大的谷粒体积，千粒重增加了约100%，每株植物的总产量增加了约50%。优化后的组织培养技术以及对剩余基因的进一步编辑，将为改善Chittimuthyalu的农艺性状奠定基础。本研究还强调了开发适用于野生稻种和地方品种的高效组织培养及基因组编辑方法的迫切需求，这些方法将有助于将这些耐逆性强、适应气候变化且营养丰富的稻种引入主流栽培。