利用CRISPR/Cas9技术创制水稻OsSm RNA结合基因突变体库揭示其调控生长发育新机制

本研究针对水稻中25个Sm蛋白功能未知的问题，利用CRISPR/Cas9系统对15个OsSm基因进行编辑，获得13个突变体。突变体表现出矮化、分蘖减少、育性下降等表型，首次证实OsSm蛋白通过调控OsMRG702等靶基因可变剪接参与水稻生长发育调控，为作物剪接体功能研究提供重要遗传资源。

　　

通过真核生物DNA转录产生的pre-mRNA（前信使核糖核酸）需经过剪接体（spliceosome）进行剪接，切除内含子并连接外显子形成成熟mRNA。剪接体作为庞大且高度动态的分子机器，其核心由五个小型核核糖核蛋白（snRNPs）及多种剪接相关蛋白组成。其中保守的Smith（Sm）复合体和Sm样蛋白（LSm）是snRNPs的主要组成部分，参与pre-mRNA剪接和mRNA降解等过程，从而调控基因表达，影响植物生长发育及胁迫响应。

尽管水稻中已鉴定出25个Sm蛋白，但其在水稻生长发育中的具体功能仍不明确。本研究采用CRISPR/Cas9系统对15个OsSm基因进行编辑，成功获得13个突变体，突变效率介于20.83%至83.87%之间。与野生型（WT）相比，突变体表现出矮化表型、分蘖数减少、结实率降低或完全不育，以及对病害敏感性增强等特征。其中ossmf-2突变体呈现明显矮化、开花延迟和籽粒变小现象。

通过转录组分析，研究鉴定出三个关键靶基因：OsMRG702、OsRGG2和OsLA1。OsSmF蛋白的突变可能导致这些基因的异常剪接，最终抑制生长发育进程。本研究首次系统编辑水稻OsSm基因并构建突变体库，证实OsSm蛋白在水稻生理过程中的关键作用，填补了Sm蛋白在水稻中功能研究的空白。所获得的突变体集合不仅为作物剪接体组分及其靶基因调控网络研究提供宝贵种质资源，更为解析作物生长发育与繁殖的分子机制奠定理论基础。