大麦HvGS3基因敲除系

抗倒伏强化茎秆

通过CRISPR/Cas9敲除HvGS3，大麦株高显著降低且茎秆机械强度提升，为抗倒伏育种提供了可直接利用的种质资源。

Yanzi, Chang · Cao, Dong · Liu, Baolong · Li, Yun

Theoretical and Applied Genetics 2025

参数信息

株高降低幅度

37.8~43.1 %

第二节间茎秆抗倒伏指数提升幅度

76.6 %

技术优势

株高降四成

敲除HvGS3使株高降低37.8~43.1%，主要因第二节间细胞长度缩短，矮化效果明确。

抗倒伏指数提升76.6%

第二节间茎秆抗倒伏指数（CLRI）比野生型提高76.6%，茎秆机械强度显著增强，可直接用于抗倒伏育种。

木质素沉积增厚

维管束数量与面积、表皮厚度和机械组织厚度显著增加，木质素生物合成相关基因表达上调，从解剖结构上解释茎秆强度提升的原因。

外源赤霉素可恢复株高

外施赤霉素能恢复hvgs3的株高，表明矮化机制是赤霉素生物合成受阻，这为精准调控株高提供了靶点。

应用场景

• 大麦抗倒伏育种：直接利用该基因编辑系作为抗倒伏亲本，缩短育种周期，无需多基因聚合即可获得稳定抗倒伏性状。
• 作物矮化育种：通过敲除HvGS3实现赤霉素生物合成受阻的矮化，株高降低近四成且可被外源GA恢复，为矮化育种提供精准靶点。
• 茎秆机械强度改良：基因编辑株第二节间抗倒伏指数提升76.6%，同时维管束和机械组织增厚、木质素含量增加，从解剖层面强化茎秆支撑能力。
• 谷物种质资源创新：创制了HvGS3功能缺失的大麦新种质，为研究Gγ亚基功能及培育抗倒伏大麦品种提供基础材料。