项目简介
香米是一种具有特殊芳香气味的优质稻种，培育高产优质的香米品种具有重要意义。香米中富含一种芳香化合物，2-乙酰基-1-吡咯啉（2AP）。研究表明BADH2是控制米香的决定基因，香稻中BADH2基因的自然变异导致2AP合成的前体化合物γ-氨基丁酸醛（GABald）大量积累，进而转化成2AP。因此通过TALEN基因组编辑定向敲除普通水稻BADH2基因，改变其代谢途径，可以促使2AP在稻米中大量合成，从而开发一种新的香米育种方法。
本项目设计了TALEN核酸酶，它可以准确识别并切断BADH2基因特定序列，利用细胞非同源末端连接（NHEJ）修复机制产生基因功能缺失突变。利用农杆菌介导的水稻转化方法，从T0代中筛选出6个杂合的badh2水稻突变体。DNA测序发现在TALEN靶位点处含有1至12bp不等的核苷酸删除突变。质谱色谱联用仪（GC-MS）测定的稻米2AP含量表明：纯合badh2突变株系稻米中均检测到较高的2AP，与阳性对照香米稻花香2AP浓度相当或略高；而在阴性对照日本晴中未检测到2AP。这些突变体株系除了在BADH2基因位点删除了1bp外，与转基因受体材料日本晴完全相同。此外，我们在优良水稻品系LPK中也获得较高的突变效率，进一步证明这对TALEN在不同水稻品种中的广适性。
项目的意义在于证明TALEN技术在农作物品种定向改良中的重要作用。通过设计具有位点特异性的TALEN核酸酶，敲除作物中负调控产量、品质、抗逆性等重要基因，从而获得农艺性状极大改良的突变株，再分离筛选出不含转基因载体的后代。
应用领域
基因组编辑育种技术即克服了传统杂交育种周期长，工作量大，与不良性状连锁遗传等弊端；也削弱了转基因技术引发的生物安全性或转基因沉默等问题，代表未来农作物分子设计育种的新趋势。适用于北方水稻育种。
