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作科所cheng功利yong优化的yin导基yin编ji器在水稻中实现高效精准基yin编ji

  近ri,中国188体育官fang网站科学院作物科学研究所作物转基yin及基yin编ji技shu与应yong创新tuan队融合利yong水稻密码子优化的nCas9 (H840A)蛋bai和逆转录mei突变体,开发了一zhong高效的植物yin导编ji系统,cheng功精准编ji了水稻的外源 hptII 突变基yin和内源 OsEPSPS 基yin,获de了精准编ji纯合和杂合植株,tuo展了植物基yin组精准编jigong具。相关研究cheng果于2020nian3月25ri在线发表于《分子植物(Molecular Plant)》杂zhishang。

  近nian来,CRISPR/Cas介导的植物基yin组定点编ji、单碱基ti换和同源重组体系的建立和利yong,在nong作物基yin功能研究和精譲ia齴hong中发挥了重要作yong,展现了广阔的发展qianli和应yong前景。然而,CRISPR/Cas介导的植物基yin组定点敲chu技shu只能在基yin组特定位点产生随ji插入和shanchu。由CRISPR/Cas系统yan生的胞嘧啶和腺嘌呤碱基编ji器,只能在基yin组靶向位点实现C→T,G→A,A→G和T→C等4zhong单碱基转换,还不能实现其taleixing的碱基颠换。通guo同源定向修复技shu,进行基yin组精确编ji,在植物中的效lv依然非常低,只在少数实验室可行。yinci,迫切需要建立更高效的植物基yin组精准编ji技shu体系。

  ci前,有研究通guo将Cas9缺刻meinCas9与逆转录mei突变体融合,在bu乳dong物中开发了一系列新的基yin组精准编ji体系-yin导编ji系统。该系统能够在不cun在DNAshuang链断裂缺口和DNA供体修复模板的情况下,实现靶向插入、shanchu和所有leixing的单碱基zi由转换和颠换,weiti高作物精确编ji效lvti供了可能。

  基于dong物yin导编ji系统,作物转基yin及基yin编ji技shu与应yong创新tuan队进一步优化该系统,gou建了高效植物yin导编ji体系。将水稻密码子优化的逆转录mei突变体融合在具有shuang簊huoㄎ恍藕诺膎Cas9蛋bai的C末端,shiyong玉脄i銮縳ing启dong子Ubiquitin启dong子驱dong该融合基yin表达,并添jia了具有zeng强mRNAwen定xing的多ju腺gan酸(PolyA)结gou和豌豆Rubisco小亚基E9zhong止子zhong止转录和翻译;进一步,shiyong水稻组chengxingActin启dong子驱dongyin导编ji向导RNA(pegRNA)和小向导RNA(sgRNA)的共表达,采yong体内可zi我jian切的tRNA间ge,同shi添jia了PolyA结gou和Noszhong止子以zeng强转录本的wen定xing和ti高表达量,gou建了高效的植物yin导编ji系统。研究人员利yongshang述植物yin导编ji系统,分别对靶向水稻外源 hptII 突变基yin和内源 OsEPSPS 基yin进行精准基yin编ji,cheng功获de了15株 hptII 精准修饰纯合植株和1株 OsEPSPS 基yin精准修饰杂合植株,精确编ji效lv分别wei9.38%和2.22%。高效植物yin导编ji系统的建立,wei水稻以及其他作物基yin组精确编jiti供了有效gong具,觴ing蟠蟠俳鴑ong作物定向遗chuan改良的进程。

 

  图:植物yin导编ji系统对外源 hptII 突变基yin和内源EPSPS基yin的精准编ji

  作科所bo士研究生li慧园,lijing莹和bo士后陈继林wei本文共同第一作者,夏兰qin研究员wei本文通xun作者。本研究de到转基yin重大zhuan项和中国nong科院创新gong程与“nong科英才”特支计hua188体育官fang网站资助。

  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.03.011



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