近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功在水稻中實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)基因高效單堿基定點(diǎn)替換。該研究對(duì)開展重要農(nóng)藝性狀的功能基因鑒定、復(fù)雜農(nóng)藝性狀的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析和新種質(zhì)創(chuàng)制,加快農(nóng)作物遺傳改良進(jìn)程具有重要意義。相關(guān)研究成果于2016年12月9日在線發(fā)表在Cell子刊《分子植物(Molecular Plant)》雜志上。
據(jù)悉,該所農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)趙云德教授實(shí)驗(yàn)室合作,利用改造后CRISPR/Cas9系統(tǒng),通過利用胞嘧啶脫氨酶、Cas9(D10A)和尿嘧啶糖基化酶抑制劑 (UGI)的融合基因(BE3),構(gòu)建植物表達(dá)載體,以水稻OsPDS和OsSBEIIb為靶標(biāo)基因進(jìn)行單個(gè)堿基定點(diǎn)替換研究。結(jié)果表明,在所選的3個(gè)靶點(diǎn)中,均獲得預(yù)期定點(diǎn)突變植株,即在靶點(diǎn)序列的4-8位置由胞嘧啶C突變成胸腺嘧啶T(或鳥嘌呤G突變成腺嘌呤A),效率最高可達(dá)20%左右。該系統(tǒng)在植物中的成功利用,表明其可作為一種可行、有效的單個(gè)堿基定點(diǎn)替換方法用于農(nóng)作物遺傳改良。重要農(nóng)作物CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組定點(diǎn)修飾體系的建立,可望大大加快農(nóng)作物育種進(jìn)程,具有重要理論價(jià)值和應(yīng)用前景。
這是繼該團(tuán)隊(duì)在分子植物Molecular Plant(2016, 9: 628–631)報(bào)道利用CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因組定點(diǎn)重組體系,將ALS基因兩個(gè)氨基酸位點(diǎn)定點(diǎn)替換,獲得大量抗磺酰脲類除草劑水稻后,發(fā)表的又一項(xiàng)重要研究進(jìn)展。
作科所碩士研究生李晶瑩和博士研究生孫永偉為本文共同第一作者,夏蘭琴研究員和趙云德教授為本文的共同通訊作者。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、轉(zhuǎn)基因?qū)m?xiàng)和中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程資助。(通訊員 衛(wèi)斐)
論文鏈接:http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2016.12.001
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