贵州地方稻种'平塘黑糯'低温应答类糖基转移酶基因(OsCUGT1)的克隆及突变体创建

摘要

糖基转移酶(glycosyltransferase,GTs)在植物的生长发育和逆境胁迫中有重要作用.为了进一步挖掘和研究水稻(Oryza sativa)中新的糖基转移酶的生物学功能,本研究从前期构建的贵州地方稻种'平塘黑糯'(O.sativa ssp.japonica)低温响应转录组文库中,筛选并克隆了1个低温应答类糖基转移酶基因(cold-upregulated glycosyltransferase-like gene 1,OsCUGT1).荧光定量PCR分析发现,OsCUGT1基因受到低温诱导表达.亚细胞定位结果显示其定位于叶绿体.序列比对结果表明,'平塘黑糯'中OsCUGT1基因与'日本晴'(O.sativa ssp.Nipponbare)相比,存在着多个碱基的差异.其中第511 bp的碱基发生了改变,由C变为A,碱基的改变造成了第170位氨基酸由赖氨酸(lysine,Q)变成了谷氨酰胺(glutamine,K).对该基因序列进行多样性分析,发现该基因序列具有丰富的单核苷酸多态性,并在基因的外显子区域找到12个SNP位点.系统遗传进化树分析显示,OsCUGT1氨基酸序列在单子叶植物中较为保守.进一步利用CRISPR/Cas9基因组编辑系统,构建了OsCUGT1基因敲除载体.通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的愈伤转化、潮霉素筛选及测序分析,成功获得了OsCUGT1基因的定点编辑突变体.该研究结果为进一步明确OsCUGT1在水稻生长发育以及抗逆过程中的作用提供了研究材料和理论依据.