驯化导致番茄耐盐性降低。为了确定造成这种缺陷的遗传成分,我们对由 369 个具有较大自然变异的番茄种质组成的群体进行了根系 Na + /K + 比的全基因组关联研究 (GWAS)。与根系 Na + /K + 比相关的最显著变异是在编码进化枝 IV HAK/KUP/KT 转运蛋白成员的基因 SlHAK 20 中确定的。我们进一步发现,SlHAK 20 运输 Na + 和 K + 并在盐胁迫条件下调节 Na + 和 K + 稳态。发现 SlHAK 20 编码序列的变异是与 Na + /K + 比相关的致病变异,并赋予番茄耐盐性。番茄 SlHAK 20 和水稻同源基因的敲除突变导致对盐胁迫的高度敏感性。总之,我们的研究揭示了一种以前未知的耐盐分子机制,该机制是造成栽培番茄品种耐盐性不足的原因。我们的研究结果为通过分子育种提高番茄和其他作物的耐盐性提供了重要信息。
由于适应当地环境和土壤条件,非洲 Oryza glaberrima 和 Oryza sativa 地方品种被视为育种性状的宝贵资源。与“进口的”高产亚洲水稻品种相比,它们通常具有对地方性害虫的卓越抗性以及对干旱和营养缺乏的耐受性。相比之下,这些非洲地方品种的“驯化性状”如落粒、倒伏和种子产量尚未得到很好的确立。因此,这些非洲品种在高产农业中的应用受到产量和谷物质量不可预测的限制。我们正在通过开发遗传转化非洲地方品种的协议来解决这一缺点,以便使用 CRISPR-Cas 介导的育种方法。在这里,我们使用栽培的非洲地方品种 Kabre 作为概念验证,以针对选定的已知“驯化位点”并提高 Kabre 水稻的农学潜力。使用基于 CRISPR-Cas9 的载体进行稳定的遗传转化可产生单个和同时多个基因敲除。通过破坏 HTD1 基因,产生了身高降低以减少倒伏的植物。此外,使用多重 CRISPR-Cas9 构建体靶向了三个显示控制种子大小和/或产量的基因座( GS3 、 GW2 和 GN1A )。这产生了种子产量显著提高的突变体。我们的研究提供了一个例子,说明新育种技术如何加速高产非洲地方水稻品种的开发,考虑到非洲是全球人口增长的热点地区,因此容易出现粮食短缺,这是一个重要的进步。
塞巴斯蒂安·索伊克(Sebastian Soyk),1,10 Zachary H. Lemmon,1,10 Matan Oved,2 Josef Fisher,2 Katie L. Liberatore,1,3,8 Soon Ju Park,4 Anna Goren,Anna Goren,5 Ke Jiang,5 Ke Jiang,1,9 Alexis Ramos,1,9 Alexis Ramos,6 Esther van der Knaap,6 Esther Van der Knaap,6 Esther van der Knaap,6 Esther van der knaap,6 Joyce van eck,7 Dani and Z eck and Z ece and B. Lippman 1,3,11, * 1 Cold Spring Harbour实验室,纽约州冷泉港,11724,美国2,美国2号农业学院,耶路撒冷希伯来大学,Rehovot 76100,以色列3 WATSON生物学科学学院,Cold Spring Harbour Sciences,Cold Spring Harbor韩国众议院众议员Jeonbuk 54538植物与环境科学系,魏兹曼科学研究所,Rehovot 76100,以色列6植物育种研究所,遗传与基因组学研究所,佐治亚大学,雅典,雅典,GA 30602,GA 30602,USA 7美国农业,圣保罗,明尼苏达州55108,美国9现在的地址:印第安纳波利斯的道路Agrosciences,46268,美国10,这些作者同等贡献11个铅接触 *通信 *通信:lippman@cshl.edu http://dx.doii.doi.doi.doi.org/10.10.10.1016/j.cell.cell.cell.cell.cell.2017.032