抽穗期是影響水稻品種季節適(shi)應(ying)(ying)性(xing)和(he)區(qu)域適(shi)應(ying)(ying)性(xing)的關鍵農藝性(xing)狀。對于特定(ding)區域(yu)，早抽(chou)穗品種不能充分利用(yong)光溫資源，難以(yi)獲得高產。晚抽穗品種在灌漿期可能會遇到霜凍脅迫，也會導(dao)致產量(liang)下降或無法收獲。因此抽穗期合適的品種可以最大限度地規(gui)避前期高溫、后(hou)期冷害(hai)等(deng)不(bu)利氣候條件，實現(xian)最佳產量潛力。利用基(ji)因(yin)(yin)編輯(ji)可以更(geng)精確快速地改變水稻的抽(chou)穗期(qi)(qi)，但(dan)直接敲除調控抽(chou)穗期(qi)(qi)的重(zhong)要(yao)基(ji)因(yin)(yin)會引(yin)起抽(chou)穗期(qi)(qi)的大幅度改變且伴隨重(zhong)要(yao)農藝性狀的變化，因(yin)(yin)此定量(liang)調整優良品種的抽(chou)穗期(qi)(qi)以適應更(geng)廣泛區(qu)域仍存在挑戰(zhan)。
針對這個精細調控抽穗期問題，南京農業大學萬建民院士團隊在Plant Biotechnology Journal發表了題為“Fine tuning rice heading date through multiplex editing of the regulatory regions of key genes by CRISPR-Cas9”的研究論文。該研究開發了一種基于CRISPR-Cas9名為High-efficiency Multiplex Promoter-targeting (HMP) 的啟動子編輯技術，利用該技術對重要抽穗期調控基因的啟動子區域的高效編輯，定量調控靶基因的表達，獲得了水稻種質抽穗期的連續變異，可對現有優良品種的抽穗期進行調控，擴大優良品種的適宜種植區域。
圖(tu)1 利用HMP技術獲得的(de)Hd1 啟動子編輯系發生抽穗期的(de)連續變(bian)異
HMP技術通過sgRNA和tRNA的串聯，同時靶向單個基因啟動子區域的多個靶點，在靶基因的順式調控區域產生等位基因變異，可以不同程度地改變目標基因的表達量，從而對重要農藝性狀實現定量調節。該研究團隊以高產、良好食用品質的寧粳8號（NJ8）為研究背景，通過HMP策略靶向抽穗期調控基因Hd1啟動子獲得的編輯系抽穗期在Hd1功能缺失突變體和NJ8抽穗期之間的全范圍定量變異。并通過田間試驗在江蘇高緯度地區對最佳適配品系進行現場篩選，成功選育出高產品種寧粳8號（NJ8）的輕度早抽穗優質表型種質。此外研究團隊利用HMP技術對其他抽穗期調控基因Ghd7和DTH8啟動子的靶向編輯都產生了高豐度突變，并實現了抽穗日期的定量變化。
研究團隊通過HMP策略(lve)對抽穗(sui)期(qi)調(diao)控(kong)基因的啟動子靶向編輯獲取(qu)了(le)優(you)良(liang)(liang)品種(zhong)(zhong)的抽穗(sui)期(qi)定量變(bian)化，從而有利于(yu)篩選出抽穗(sui)期(qi)適宜不同生態區的改(gai)良(liang)(liang)材料，為(wei)將優(you)良(liang)(liang)品種(zhong)(zhong)推廣到更廣闊的區域，實(shi)現(xian)品種(zhong)(zhong)效益最大化提供了(le)工(gong)具。
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