近日，中国水稻研究所基因定位与克隆课题组在Theoretical and Applied Genetics在线发表了题为“Identificationthrough fine mapping and verification using CRISPR/Cas9-targeted mutagenesisfor a minor QTL controlling grain weight in rice”的研究论文，首次报道了水稻产量性状微效QTL的克隆。
水稻重要农艺性状一般由少数主效QTL和大量微效QTL共同控制。水稻主效QTL克隆已取得显著进展，而微效QTL克隆一直举步维艰，其根源在于微效QTL遗传作用弱，效应鉴定受测量误差影响大，精细定位难度高，其次微效QTL等位变异功能差异小，遗传互补效果不明显，基因功能验证难。
研究人员应用剩余杂合体梯系材料建立了有效的精细定位策略，采用CRISPR/Cas9基因敲除实现基因功能验证，完成了微效粒重QTL qTGW1.2b的克隆。经应用7套分离区间呈梯系排列的近等基因系，将qTGW1.2b精细定位在44.0 kb的区间内，进一步应用CRISPR/Cas9开展基因敲除，确认了编码VQ-motif蛋白的OsVQ4为qTGW1.2b的目标基因。在近等基因系群体中，两种纯合基因型的千粒重相差0.9~2.0%，而敲除株系与野生型对照之间的千粒重差异达2.8~9.8%，效应平均提高约6.1倍。研究还发现，qTGW1.2b/OsVQ4对粒数和抽穗期具有多效性，敲除株系粒重降低而粒数增加，产量无显著变化；同时，抽穗期缩短1.0~2.3天。也就是说，qTGW1.2b/OsVQ4的功能缺失等位基因可在不影响产量的条件下，缩短生育期，具有育种应用价值。这些结果显示，微效QTL克隆不仅有利于水稻农艺性状遗传基础的完整解析，而且可为水稻育种提供新基因资源。
该研究得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、发展中国家女科学家组织资助。博士研究生Chan Aye Nyein和王琳琳博士为共同第一作者，庄杰云研究员和张振华博士为共同通讯作者。
文章连接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03699-6
日期：2020-10-28
