利用CRISPR/Cas9技术对OsTRE1水稻基因进行靶向突变处理，可以在体外条件下培育出对盐分具有更强生理适应性的品系

《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》：CRISPR/Cas9 targeted mutagenesis of OsTRE1 rice gene generates lines with improved physiological responses to salinity under in vitro conditions

水稻OsTRE1基因CRISPR/Cas9靶向编辑研究显示，83.3%双等位突变导致N端98-122氨基酸缺失，部分点突变影响trehalose代谢，耐盐性（200 mM NaCl）提升但无渗透耐受（15% sorbitol），为耐盐水稻培育提供新靶点。

　　

摘要

非生物胁迫（如渗透胁迫和盐度）严重限制了水稻的产量，而培育耐胁迫品种仍然是一个重大挑战。尽管已发现海藻糖代谢与胁迫适应有关，但针对水稻中海藻糖酶基因的靶向基因组编辑尚未得到充分研究。本研究利用CRISPR/Cas9系统编辑了日本粳稻（Oryza sativa L. subsp. japonica cv. Nipponbare）中的海藻糖酶基因（OsTRE1），以评估其提高非生物胁迫耐受性的潜力。设计了两条针对外显子1不同位点的sgRNA，并通过Agrobacterium tumefaciens介导的转化将CRISPR/Cas9构建体导入胚胎发生性愈伤组织中。共获得了15条T0代转基因株系，其中6条（40%）在外显子1中携带突变。在这些突变体中，5条（83.3%）为双等位基因型，在目标位点出现插入、缺失和替换；1条突变体（16.7%）为纯合子，其外显子1中有两个缺失。对预测的氨基酸序列进行计算机分析后发现，有2例编辑导致1个或2个氨基酸的替换或丢失。相比之下，大多数突变导致蛋白质N端发生98–122个氨基酸的大范围缺失。T1代转基因株系在体外接受了盐度（200 mM NaCl）和渗透胁迫（15% w/v山梨醇）的耐受性测试。没有一条株系对山梨醇具有耐受性；然而，与野生型（WT）相比，几条转基因株系的盐度耐受性有所提高。总体而言，本研究首次证明了在日本粳稻中对OsTRE1进行靶向突变的可能性，并表明破坏海藻糖酶功能可以增强盐度耐受性。本研究的结果支持将海藻糖酶作为基因组编辑的重点，作为培育耐盐水稻品种的可行方法。这类品种可能更好地抵御由气候变化引起的盐度胁迫，包括海平面上升导致海水入侵或降水量减少引起的土壤盐碱化。