摘要
成熟水稻种子胚乳中的淀粉含量约占种子干重的80％，因而稻米食味品质受淀粉品质直接影响。淀粉由支链淀粉和直链淀粉组成，淀粉合成过程受一些列酶调控。淀粉合成的底物是ADPG，由ADP-Glc焦磷酸化酶（AGPase）催化合成，起催化作用的部位位于该酶的小亚基AGPS。本研究利用CRISPR/Cas9技术对水稻淀粉合成相关基因AGPS1进行编辑，得到以下结论： 1、本研究中以粳稻品种“嘉花1号”（JH）为研究对象，利用CRISPR/Cas9技术成功对AGPase的一个小亚基基因AGPS1(LOC_Os08g25734)进行了编辑，获得了插入一个碱基C的编辑植株，也证明了利用CRISPR/Cas9技术改变水稻淀粉品质的可行性。 2、T1代共有4株苗存活，将其命名为k1、k2、k3、k4，单独收取其种子，并进行自交繁殖后代。k1后代始终保留了转基因载体，k2、k3、k4获得了剔除转基因载体的突变体。 3、分别对突变体k1和k4的种子中与淀粉合成相关的11个基因进行转录水平的表达量分析。突变体k1在发育后期GBSSⅡ、SBE1、SBE3基因的表达量明显高于野生型，其他基因在胚乳发育的各时期表达量较接近于野生型。k4突变体各基因在胚乳发育早期表达量与野生型差异较小，在发育后期多数基因表达量发生上调，但Wx和GBSSⅡ基因表达量始终低于野生型。两突变体中AGPS1基因的表达量始终低于野生型。 4、突变体k1的直链淀粉含量与野生型无明显差异，突变体k2、k3、k4的直链淀粉含量平均降低了约8%，这为稻米品质改良，获得低直链淀粉含量稻米提供了材料。突变体种子的抗性淀粉含量和非抗性淀粉含量均降低了，可知AGPS1基因突变导致水稻胚乳淀粉含量降低，这可为改变水稻淀粉含量的育种提供中间材料和理论参考。 5、突变体植株株高、结实率和千粒重均低于野生型，说明基因编辑对植株的生长和生殖产生一定影响。 6、测定突变体种子的碱消值和尿素溶液中的溶解度，发现与野生型基本无差异，说明AGPS1基因突变对稻米糊化温度基本无影响。 本研究利用CRISPR/Cas9技术对水稻淀粉合成相关基因AGPS1进行编辑，获得了低直链淀粉和低总淀粉含量的稻米，为稻米品质改良提供材料，为水稻淀粉含量研究提供中间材料，也为运用CRISPR/Cas9技术对水稻淀粉合成基因进行编辑提供理论基础。
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