摘要：以水稻OsbHLH116基因为编辑对象,根据基因编码区序列(CDS)在第一外显子区域设计长度为19bp的sgRNA,化学合成sgRNA的寡核苷酸序列,然后与CRISPR/Cas9系统表达载体pBUN411连接,再用农杆菌介导法获得水稻转基因株系,最后利用酶切和测序相结合的方法对OsbHLH116突变体进行了筛选鉴定和脱靶效应分析。结果表明,所构建的pBUN411-gRNA载体成功实现了对基因OsbHLH116的定向编辑。酶切分析表明在选取的10株T0代转基因苗中得到了6个OsbHLH116突变单株。对6个突变单株进行了TA克隆测序分析,发现了纯合突变、双等位突变和杂合突变3种类型。酶切分析表明2个潜在脱靶位点均未发生脱靶效应。

摘要：光敏色素是植物感受外界环境变化的最重要光受体之一,为研究光敏色素在水稻生长发育中的作用,本研究利用CRISPR/Cas9技术原理,设计水稻光敏色素基因PHYB的靶点,并将目的靶位点连接转化至载体pBUN411,成功构制了PHYB的CRISPR/Cas9表达载体,转化粳稻品种日本晴。由酶切及测序分析显示,转基因阳性植株中有6株靶位点序列发生改变,获得了碱基插入“A”或“T”和碱基缺失1bp或2bp的4种突变基因型,且在T0代就获得了纯合突变体。同时,本研究对T1代水稻phyB突变体进行红光照射处理,发现2叶1心期phyB突变体红光照射5d后,第3节间长度相对于野生型极显著增长。本研究利用CRISPR/Cas9系统成功对水稻PHYB基因进行了定点编辑,为进一步研究PHYB在水稻中的功能提供了参考依据。

摘要：为研究水稻生长素响应因子OsARF12在水稻生长发育中的作用,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,设计OsARF122个不同外显子突变靶点,化学合成包括突变靶点的特异性序列,并与中间载体sgRNA连接进而与Cas9终载体重组获得OsARF122个不同突变靶点的表达载体。选取测序成功的单一克隆,利用农杆菌介导法导入粳稻品种日本晴,获得转基因植株,并结合测序结果分析突变单株的突变类型,T1突变体KO-ARF12-1有3种纯合突变、2种双等位突变,共5种突变类型;KO-ARF12-2有6种纯合突变、4种双等位突变和1种杂合突变,共11种突变类型。挑选突变类型为缺失1 nt、缺失4 nt、缺失7 nt和缺失2 nt插入1 nt、缺失5 nt的株系作为研究对象,荧光定量PCR鉴定结果表明,OsARF12在突变体中的表达量较野生型极显著下降(P<0.01)。在正常大田生长条件下,2种突变体不同突变类型株系与野生型相比,株高显著降低,降幅为13.15%~18.39%;第1,2茎节间长度无显著差异,第3,4茎节间长度显著降低,降幅为21.91%,23.46%。利用CRISPR/Cas9创制的OsARF12突变体,对水稻节间延伸及株高具有一定调节作用,对于完善水稻生长素响应因子的分子调控机制具有重要意义。

摘要：microRNA(miRNA)是长度为18~25个碱基的非编码单链RNA,在植物生长发育过程中起着重要的调节作用。水稻是世界上重要的粮食作物之一,近年来调控水稻生长发育的miRNA不断被发掘,但目前关于miR1866的研究还比较少。本研究通过构建miR1866的CRISPR/Cas9表达载体,创制miR1866的突变体,挖掘水稻miR1866的功能。依据CRISPR/Cas9基因编辑技术,设计了miR1866的突变靶点,通过人工合成的方法得到包含突变靶点的特异序列,经过磷酸化修饰和退火后与载体Sg RNA连接进而与Cas9重组得到miR1866的CRISPR/Cas9表达载体,利用农杆菌介导法导入粳稻品种日本晴,获得转基因植株,结合测序结果判断转基因植株突变单株的突变基因型。本研究比较了野生型和突变体(KO1866-1-2和KO1866-2-4)在相同培养条件下苗期的根长、株高、茎基粗、鲜重和干重,结果表明:在营养液培养条件下,突变体的株高、根长、茎基粗、鲜重和干重均显著低于野生型。据此推测,miR1866对水稻的生长发育有一定的调节作用。本研究利用CRISPR/Cas9创制水稻miR1866的突变体,对研究miRNA调控途径,完善水稻miRNA调控的分子机制具有重要的意义。

摘要：为研究miR395调控水稻硫吸收和同化的分子机制,我们通过生物信息学的分析方法,设计了水稻mi R395d基因的前体序列,将其连接到pHB载体上,从而构建了miR395d的过表达载体,随后通过农杆菌介导法转化水稻品种日本晴,获得10组转基因株系。采用潮霉素抗性筛选鉴定阳性转基因植株,在潮霉素溶液中能正常生长的为阳性植株,反之则为假阳性植株,并利用qRT-PCR的方法验证miR395d的表达量。结果表明,阳性转基因株系OE-2、OE-3和OE-4中miR395d基因表达量显著升高,说明miR395d的过表达载体构建成功。初步分析miR395d过表达植株的功能发现,在缺硫的水平下,与日本晴相比,miR395d过表达水稻植株叶片出现萎黄、植物生物量显著降低、根长显著变短等表型,其生长发育受到抑制。由于硫是植物生长所需营养元素之一,对植物生长发育及作物产量和品质均存在重要影响。miR395d过表达水稻株系的构建,为后续进一步研究miR395在水稻硫吸收和同化路径中的作用提供了材料。

摘要：采用裂区设计,在豫南地区研究了不同时期施氮比例和种植方式(手插秧、机插秧)对水稻产量和氮肥利用率的影响,为指导豫南稻区水稻生产提供理论依据。结果表明,手插秧、机插秧2种种植方式下,与不施氮肥处理相比,不同氮素配比(基蘖肥与穗肥比例分别为4∶6、5∶5、6∶4、7∶3)均可提高水稻的穗粒数和产量,手插秧条件下以氮素配比为6∶4产量最高,增幅达27.65%;机插秧条件下以氮素配比为7∶3产量最高,增幅达115.55%;且机插秧产量高于手插秧,但差异未达到显著水平。手插秧在6∶4处理条件下有效穗数和穗粒数高于其他处理;机插秧在5∶5处理条件下有效穗数最高,在7∶3处理条件下穗粒数最高;手插秧和机插秧对照的结实率和千粒质量最高。手插秧成熟期干物质积累在氮素配比为6∶4达最大;抽穗开花期,手插秧与机插秧在氮素配比6∶4与7∶3处理条件下叶片、茎鞘、植株氮素含量较高;氮素生理利用率,在不同氮素配比条件下机插秧均高于手插秧,且2种种植方式均以氮素配比7∶3为最高;氮素偏生产力,手插秧条件下以氮素配比6∶4为最高,机插秧条件下以氮素配比7∶3最高;而百千克籽粒需氮量,手插秧条件下以氮素配比5∶5与6∶4最高,机插秧条件下以氮素配比6∶4最高。因此,种植方式对氮素配比的响应存在明显差异,手插秧和机插秧的最佳施氮配比分别为6∶4和7∶3,此时产量和氮素利用效率最高。

摘要：为缓解畜牧业发展所需饲草与粮食生产争地的严峻形势,开发水稻粮饲兼用种植模式,采用裂区设计,设置头季水稻刈割时期(抽穗开花期、灌浆期和蜡熟期)为主区,留茬高度(25 cm、35 cm和45 cm)为副区,研究了头季水稻刈割时期和留茬高度对头季干饲草和青贮饲草产量和品质及再生稻籽粒产量的影响。结果表明,随着头季水稻刈割时间的推迟,头季干饲草和青贮饲草产量均呈逐渐增加的趋势,再生稻籽粒产量呈逐渐减小的趋势;随着头季水稻刈割时留茬高度的增加,头季干饲草和青贮饲草产量均呈逐渐减小的趋势;抽穗开花期刈割留茬高度越低再生稻籽粒产量越高,而灌浆期和蜡熟期刈割留茬高度越高再生稻籽粒产量越高。抽穗开花期刈割头季水稻干饲草品质最优,蜡熟期刈割头季水稻青贮饲料品质最优,均达优质一级标准。综上,该种植方式创新了2种水稻栽培模式:一是以再生稻米为主、优质饲草为辅,在水稻抽穗开花期刈割,25 cm留茬高度可收获优质一级干饲草10.51 t/hm^2,再生季可收获稻米10.58 t/hm^2;二是以优质饲草为主、再生稻米为辅,在蜡熟期刈割,25 cm留茬高度可收获优质一级青贮饲草34.66 t/hm^2,再生季可收获稻米4.21 t/hm^2,是实现种植业和养殖业有机融合的新途径。