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南京农大用TALENs和CRISPR实现大豆高效定向诱变

发布时间:2015-12-03 11:13 |  点击次数:


大豆(Glycine max(L.)Merrill.)是一种古老的多倍体植物,是具有重要经济价值的豆科作物。大豆为食物生产和动物饲料提供了丰富的蛋白质和油。近年来,各种各样的遗传方法已被用来改善大豆的农业性状。

CRISPR是生命进化历史上细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器,自2012年以来,研究人员常用这种强大的“基因组编辑”技术,对生物的DNA序列进行修剪、切断、替换或添加,迅速成为生命科学最热门的技术。近期,这项热门技术也相继被应用于农作物的基因组编辑。例如,2015年五月二十九日在Nature子刊《Scientific Reports》发表的一项研究中,来自西北农林科技大学、中国农科院作物研究所和天津农科院的研究人员,利用CRISPR-Cas9系统,在大豆作物中成功实现了定向诱变。(我科学家用CRISPR实现大豆定向诱变)八月十八日,来自中国农业科学院的研究人员,在国际著名学术期刊《PLOS ONE》发表的一项研究中,成功地应用II型CRISPR/Cas9系统,在大豆靶基因中获得并评估了高效的基因组编辑。

十一月十九日,在《Journal of Biotechnology》发表的一项研究中,来自南京农业大学的喻德跃教授带领的课题组,利用两种基因组编辑技术——TALENs和CRISPR/Cas9,在大豆中实现了高效的定向诱变,并对TALENs、使用atu6-26promoter 的CRISPR/Cas9和使用gmu6-16g-1promoter的CRISPR/Cas9三种技术的打靶效率,进行了比较分析,指出GmU6-16g-1是大豆sgRNA表达的一种合适的U6promoter。

基因打靶(GT)对于推进基础植物学研究和作物改良,具有重要的意义。TALENs和CRISPR/Cas9系统已被开发用于真核生物的基因组编辑,包括植物。在这项研究中,研究人员对两个大豆基因组编辑靶标——GmPDS11和GmPDS18,进行了这两种技术的比较分析。研究人员发现,对于大豆毛状根中的基因打靶,利用TALENs技术的单个打靶效率范围在17.5%至21.1%,而使用AtU6-26promoter的CRISPR/Cas9效率范围在11.7%到18.1%,使用GmU6-16g-1promoter的CRISPR/Cas9效率范围在43.4%至48.1%,从而表明,相比较他技术而言,使用gmu6-16g-1promoter的CRISPR/Cas9,可能是一种更有效的工具。

同样的,研究人员对着三种技术进行的双突变GT效率实验显示,TALENs的打靶效率为6.25%,使用atu6-26promoter 的CRISPR/Cas9打靶效率为12.5%,使用gmu6-16g-1promoter的CRISPR/Cas9打靶效率为43.4%至48.1%,从而表明,CRISPR/Cas9仍是同时编辑多个同源等位基因(homoeoallele)的一个更好选择。而且,研究人员在子叶节点中观察到了大豆转化引起的白化和矮芽(PDS基因敲除)。

总而言之这些研究结果表明,TALENs和CRISPR/Cas9系统是大豆基因组编辑的一种强大工具。而且,GmU6-16g-1是大豆sgRNA表达的一种合适的U6promoter。

信息来源:生物通