Cas9基因编辑技术定向改良水稻两个品质性状的任务书.docx

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术定向改良水稻两个品质性状的任务书
任务书
任务背景
水稻是全球最为重要的粮食作物之一，尤其在亚洲地区，是人们的主要粮食来源。随着全球人口的增加以及气候变化所带来的影响，如何提高水稻的产量和品质已经成为科学家们的一个重要研究方向。目前，基因编辑技术成为了改良作物品质的有力工具，因此，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行水稻品质性状的定向改良也逐渐成为研究的热点。
任务目标
本任务旨在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，对水稻两个品质性状进行定向改良，具体目标如下：
1.改良水稻的抗病性：设计与构建CRISPR/Cas9载体，针对水稻叶稻瘟病菌侵染时的抗性基因进行定向改良，提高水稻的抗病能力。
2.改良水稻的品质：设计与构建CRISPR/Cas9载体，针对水稻米粒大小的QTL基因进行定向改良，提高水稻的产量和品质。
具体内容
1.改良水稻的抗病性
a.设计CRISPR/Cas9靶向水稻叶稻瘟病菌侵染时的抗性基因，包括SWEET13、Os8N3和Os11N3。
b.构建CRISPR/Cas9载体，并进行酵母转化和水稻转化。
c.对转化后的水稻进行PCR和测序，筛选出成功改良目标基因的转基因水稻株系。
d.进行异源病原菌测定，比较改良株系与野生型水稻在叶稻瘟病菌侵染时的抗性差异。
2.改良水稻的品质
a.设计CRISPR/Cas9靶向水稻米粒大小的QTL基因，包括GS3、GW8、GW7、GW2。
b.构建CRISPR/Cas9载体，并进行酵母转化和水稻转化。
c.对转化后的水稻进行PCR和测序，筛选出成功改良目标基因的转基因水稻株系。
d.进行生物学测定和形态学观察，比较改良株系与野生型水稻在产量和米粒大小上的差异。
任务成果
1.成功构建CRISPR/Cas9载体，实现了对水稻的两个品质性状进行定向改良。
2.筛选出多个转基因水稻株系，对水稻的米粒大小和叶稻瘟病菌侵染时的抗性有显著的改良效果。
3.发表论文1-2篇，对水稻品质性状的定向改良进行深入的探讨和研究。
任务步骤
1.确定水稻两个品质性状的改良基因，进行基因信息查询和分析。
2.设计CRISPR/Cas9靶向该基因的引物并进行PCR扩增。
3.构建CRISPR/Cas9载体，进行酵母转化和水稻转化。
4.对转化后的水稻进行PCR和测序，筛选出成功改良目标基因的转基因水稻株系。
5.进行异源病原菌测定和形态学观察，比较改良株系与野生型水稻在产量和米粒大小上的差异。
6.发表论文并进行结果宣传。
任务周期
本任务周期预计为1年。
参考文献
1.Savary,S.,Willocquet,L.,Elazegui,F.A.,etal.(2000).RicepestconstraintsintropicalAsia:quantificationofyieldlossesduetoricepestsinarangeofproductionsituations.PlantDisease,37(1):5-9.
2.Mozafari,J.,Keramat,B.,&Sharifian,I.(2020).Genomeeditingasatoolforcropimprovement:Anoverview.JournalofCropScienceandBiotechnology,23(2),105-112.