中科院遺傳發育所水稻基因組編輯研究取得進展

更新時間:2022-04-01 15:32:42 所屬欄目:基因組 作者:徐振霖

摘要:水稻突變體是進行水稻功能基因組學基礎研究和水稻分子設計育種的重要材料。常規的水稻突變體來源于自發突變或化學、物理及生物的誘變,具有很大的隨機性和局限性,不能滿足大規模的水稻功能基因組學研究和水稻分子設計育種的需求。利用高效便捷的CRISPR/Cas9基因組編輯技術和高通量的寡核苷

水稻突變體是進行水稻功能基因組學基礎研究和水稻分子設計育種的重要材料。常規的水稻突變體來源于自發突變或化學、物理及生物的誘變,具有很大的隨機性和局限性,不能滿足大規模的水稻功能基因組學研究和水稻分子設計育種的需求。利用高效便捷的CRISPR/Cas9基因組編輯技術和高通量的寡核苷酸晶片合成技術可以大規模地對水稻全基因組進行編輯,實現水稻突變體的高通量構建和功能篩選。該研究通過農桿菌介導的水稻遺傳轉化法,以水稻中花11作為受體材料,對水稻莖基部和穗部高表達的12802個基因進行高通量的基因組編輯,獲得了14000余個獨立的T0代株系,并對它們的后代進行了部分表型和基因型分析鑑定。這些研究表明,利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術大規模構建水稻突變體庫并進行功能篩選是高效便捷獲得水稻重要突變體和快速克隆對應基因的有效方法,同時能夠為水稻分子設計育種提供重要的供體材料。

該研究成果已于6月21日在《分子植物》(Molecular Plant)雜志在線發表(DOI:10.1016/j.molp. 2017.06.006),中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組助理研究員孟祥兵和副研究員余泓為該論文的共同第一作者,研究員李家洋和高彩霞為共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金項目的資助。

此外,李家洋研究組還與中國水稻研究所王克劍研究組合作探索更為高效的水稻CRISPR/Cas9基因組編輯技術,并于6月12日在《植物生物技術雜志》(Plant Biotechnology Journal)在線發表了研究論文Increasing the efficiency of CRISPR-Cas9-VQR precise genome editing in

rice(DOI:10.1111/pbi.12771)。該研究通過優化sgRNA的結構以及使用水稻內源性強啟動子來驅動Cas9-VQR變體的表達,顯著提高了CRISPR-Cas9-VQR系統在水稻中的基因組編輯效率。水稻所碩士研究生胡熙璕和中科院遺傳發育所助理研究員孟祥兵為該論文的共同第一作者,李家洋和王克劍為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程經費的資助。

圖1 高通量構建水稻CRISPR/Cas9突變體庫

圖2 高效的CRISPR-Cas9-VQR基因組編輯系統

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