基因组编辑技术重拾驯化选育过程中失活基因学术资讯

来源：植物生物技术

现有栽培稻(Oryzasativa L.)是从野生稻(Oryzarufipogon L.)长期驯化栽培而来。在水稻驯化及人工选育过程中,人们偏向于关注水稻的产量、耕作方式（株型和种子休眠）、收获难易（落粒性和稻芒）,但往往失去了野生稻的某些优秀特质，如抗胁迫能力和有色果皮等。

果皮颜色由红色向白色转变是水稻驯化的一个重要特征。据推测，古代农民之所以选择和栽培白米品种，是因为白米比红米的口感更好，感官上看起来更干净，储藏时也更容易察觉虫害。因而红色种皮米特征在大多数栽培稻品种的人工选择过程中被遗弃。然而随着科技认知的进步和人们生活水平的提升，人们更加关注红米的营养特性和保健功能，因此培育红米稻品种对优质保健水稻生产具有重要意义。

水稻果皮红色是由两个互补基因Rc和Rd控制的。RcRd基因型在水稻中产生红色果皮，Rcrd基因型在水稻中产生褐色果皮，rcRd为白色种皮。据报道，97.9%栽培稻品种的rc基因由于在第七外显子处发生了14bp的缺失，导致蛋白移码突变，从而造成水稻籽粒呈现白色。

2019年4月19日，福建省农科院王锋课题组与厦门大学陈亮课题组在国际生物技术著名期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“CRISPR/Cas9-mediated functional recovery of the recessive rc allele to develop red rice”的研究论文。

在这项研究中，作者利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术靶向驯化基因rc的-14bp的突变位点，通过筛选碱基缺失为(3n+1)bp的突变体使rc的突变类型由移码突变转换成氨基酸缺失突变,RC蛋白功能得到恢复，效率可达到50%。在三个优良白色果皮水稻品种，包括1个常规稻、1个不育系品种和1个恢复系品种中均获得红色果皮（红米）材料，并在其后代中检测到高水平的原花青素和花青素积累，而其他农艺性状不受影响。该方法简单便捷，有助于快速培育高产红米水稻新品种。

文章巧妙地利用基因组编辑技术对功能失活基因进行编辑以恢复在驯化中“丢失”的优异特性的策略，可以扩展应用到水稻其他性状及其他作物的遗传改良中。

福建省农业科学院王锋研究员和厦门大学陈亮教授为本文的通讯作者。厦门大学博士生朱义旺、林雅容以及闽江大学教授陈松彪为文章共同第一作者。

本研究得到福建省科技重点项目(2015NZ0002-3)、国家重点研究开发计划(2016YFD0100903)和福建省专项基金(2015R1019-1)的资助。

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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