抽穗期是水稻的重要农艺性状，抽穗期遗传改良对于选育广适应性品种具有重要意义。适度调节水稻抽穗期，实现优良品种跨生态区，扩大品种推广范围一直是育种家追求的育种目标。粮作所常规水稻育种团队针对长江中下游稻麦茬口矛盾突出等生产问题，开展了系列水稻抽穗期改良研究工作，如利用辐射诱变、航天搭载等手段，但很难筛选到符合育种目标的突变体；利用基因编辑敲除Hd1、Hd2、Hd3、Hd4等主效基因，突变株系抽穗期提前近一个月左右，可以实现南种北引，但对于长江中下游水稻粳稻遗传改良却也没有实际应用价值。

水稻抽穗期的调控遗传网络解析已取得重要进展。通过分析抽穗期调控网络，筛选了一批基因，发现微调抽穗期调控因子Hd6，该基因编码蛋白激酶CK2的α亚基，通过磷酸化成花调控因子微调光周期参与水稻抽穗期调控，长日照条件下，延迟水稻开花，而突变基因型缩短抽穗期。根据Hd6等位基因之间存在的单核苷酸差异，设计Hd6基因功能标记，并利用该标记对江苏省粳稻品种和部分籼稻品种进行基因型检测，结果发现Hd6的2种等位基因型在江苏省3个不同生态区域粳稻品种中均有分布，晚熟品种中有功能的Hd6基因型频率高于中熟中粳；而Hd6基因在籼稻中表现出高度保守性，检测的62个籼稻品种均携带有功能的Hd6等位基因型;通过育种群体分析发现hd6突变型可以缩短水稻抽穗期。该研究结果为江苏早熟育种提供了候选基因，相关结果以题为“水稻抽穗期调控基因Hd6功能标记的开发及应用”在线发表在《中国水稻科学》。

图1 水稻品种Hd6等位基因特异性功能标记PCR扩增的电泳结果

图2粳稻品种和籼稻材料的Hd6基因型分析

为探索基因编辑快速改良水稻抽穗期，以中熟晚粳品种南粳46为背景敲除Hd6基因，获得3个基因功能缺失的纯合突变体。通过两年的连续农艺性状观测，在长日照条件下发现其抽穗期提前10天左右，千粒重、分蘖数、穗粒数、结实率等产量相关性状与野生型南粳46相比没有明显差异，并且和南粳46有着相似的外观品质和食味品质。另外利用迟熟中粳品种苏垦118和优产优质早熟晚粳品种南粳5055都获得穗期提前10 天左右的早熟株系。这些结果表明，通过基因编辑敲除Hd6基因可以实现不同类型品种的生育期适度缩短, 为长江中下游粳稻早熟育种提供了思路和候选基因。相关研究结果以题为“Efficient Breeding of Early-Maturing Rice Cultivar by Editing Hd6 via CRISPR/Cas9” 在线发表在《Rice Science》（Q1, IF 5.6）。粮作所常规水稻育种团队陈智慧为第一作者，杨杰研究员、澳大利亚联邦科学工业组织Zhu Qian-hao研究员为通讯作者。该研究得到了科技创新2030—重大项目、江苏省重点研发计划项目、江苏省自然科学基金项目、江苏省农业科技自主创新资金项目的资助。

文章链接:http://www.ricesci.org/EN/abstract/abstract10192.shtml

图3 通过CRISPR/Cas9方法敲除Hd6基因获得早熟突变株系