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作科所成功構建大豆單堿基替換基因編輯技術體系

  中國農業科學院作物科學研究所大豆育種技術創新與新品種選育創新團隊,利用改造后的CRISPR基因組編輯系統,率先實現了大豆基因的單堿基替換,并獲得了表型穩定的純合突變系。4月20日,相關研究成果在線發表在《植物生物技術雜志(Plant Biotechnology Journal)》上。

  作為一種簡單有效的基因組編輯工具,CRISPR已在多種重要作物中實現了基因定點敲除、等位基因單堿基替換和外源DNA片段定點整合,但在大豆中的成功實踐還很少見。

  該研究通過組合Cas9n切口酶、大鼠胞苷脫氨酶和尿嘧啶糖基化酶抑制劑,建立了大豆單堿基編輯技術體系,并成功實現了大豆開花調控關鍵基因 GmFT2aGmFT4 的單堿基定向替換,效率分別為18.2%和6.0%。在 GmFT2a 靶位點實現了C→T和C→G兩種類型的單堿基替換、在 GmFT4 靶位點實現了C→G單堿基替換。單堿基替換突變可穩定遺傳,篩選獲得的 GmFT2a 單堿基替換純合突變系,在16小時光照/8小時黑暗和12小時光照/12小時黑暗的兩種日照條件下均表現出晚花表型。該研究是大豆單堿基替換研究工作的首例報道,為精準修飾和利用單核苷酸多態性(SNP)改良大豆農藝性狀提供了新技術、新方法。

  作科所博士畢業生蔡宇鵬、助理研究員陳莉、碩士生張巖和助理研究員袁珊為論文共同第一作者,侯文勝研究員為通訊作者。這是該團隊利用CRISPR基因組編輯系統率先實現大豆基因定點敲除、DNA區段刪除、多基因突變(Plant Biotechnology Journal, 2018, 2019; International Journal of Molecular Sciences, 2018)后,在大豆基因組編輯技術應用中取得的新進展,進一步拓展了大豆基因組編輯工具應用范圍和農藝性狀改良手段。

  研究得到了國家轉基因生物新品種培育重大專項、重點研發計劃、國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目資助。

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13386 



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