抽穗期是影響水稻品種季節(jié)適應性和區(qū)域適應性的關鍵農(nóng)藝性狀。對于特定區(qū)域，早抽穗品種不能充分利用光溫資源，難以獲得高產(chǎn)。晚抽穗品種在灌漿期可能會遇到霜凍脅迫，也會導致產(chǎn)量下降或無法收獲。因此抽穗期合適的品種可以最大限度地規(guī)避前期高溫、后期冷害等不利氣候條件，實現(xiàn)最佳產(chǎn)量潛力。利用基因編輯可以更精確快速地改變水稻的抽穗期，但直接敲除調控抽穗期的重要基因會引起抽穗期的大幅度改變且伴隨重要農(nóng)藝性狀的變化，因此定量調整優(yōu)良品種的抽穗期以適應更廣泛區(qū)域仍存在挑戰(zhàn)。

針對這個精細調控抽穗期問題，南京農(nóng)業(yè)大學萬建民院士團隊在Plant Biotechnology Journal發(fā)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(fā)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(qū)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(xù)變異，可對現(xiàn)有優(yōu)良品種的抽穗期進行調控，擴大優(yōu)良品種的適宜種植區(qū)域。

圖1 利用HMP技術獲得的Hd1 啟動子編輯系發(fā)生抽穗期的連續(xù)變異

HMP技術通過sgRNA和tRNA的串聯(lián)，同時靶向單個基因啟動子區(qū)域的多個靶點，在靶基因的順式調控區(qū)域產(chǎn)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(nóng)藝性狀實現(xiàn)定量調節(jié)。該研究團隊以高產(chǎn)、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(qū)對最佳適配品系進行現(xiàn)場篩選，成功選育出高產(chǎn)品種寧粳8號（NJ8）的輕度早抽穗優(yōu)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(chǎn)生了高豐度突變，并實現(xiàn)了抽穗日期的定量變化。

研究團隊通過HMP策略對抽穗期調控基因的啟動子靶向編輯獲取了優(yōu)良品種的抽穗期定量變化，從而有利于篩選出抽穗期適宜不同生態(tài)區(qū)的改良材料，為將優(yōu)良品種推廣到更廣闊的區(qū)域，實現(xiàn)品種效益最大化提供了工具。

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