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    我会常务理事王幼平教授团队利用CRISPR/Cas9单碱基编辑系统创制抗除草剂甘蓝型油菜新种质
    发布时间:2020/2/28 12:45:50  浏览次数:

    我会常务理事王幼平教授团队利用CRISPR/Cas9单碱基编辑系统

    创制抗除草剂甘蓝型油菜新种质

          杂草危害可使我国油菜籽产量下降15.8%,严重的田块减产幅度可达50%以上。培育抗除草剂油菜新品种是增加油菜产量、实现油菜规模化种植的重要举措。

    2020年2月24日,Plant Biotechnology Journal在线发表了我会常务理事扬州大学王幼平教授团队题为“Engineering herbicide-resistant oilseed rape by CRISPR/Cas9-mediated cytosine base-editing”的研究论文。该研究首次报道在油菜中实现单碱基编辑,并成功对乙酰乳酸合成酶基因(ALS)进行编辑,创制出抗苯磺隆除草剂的油菜新种质。

    ALS是植物和微生物中3种支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)生物合成的关键酶。喷施ALS类除草剂可使植物体内ALS活力降低,导致3种支链氨基酸合成受阻,植株生长受抑。已知ALS的某些氨基酸残基的改变可以引起植物对ALS类除草剂的敏感性下降,从而产生对ALS类除草剂的抗(耐)性。

    异源四倍体甘蓝型油菜中共5个拷贝的ALS基因。通过转录组分析发现只有BnALS1BnALS3组成型表达,且两者高度同源,与拟南芥AtALS氨基酸同源性达92.8%,是创制抗除草剂油菜的理想编辑靶点。研究人员在pCAMBIA1300载体骨架基础上,利用水稻碱基编辑载体pH-nCas9-PBE中的rAPOBEC1-nCas9-UGI元件,改造构建了适合于油菜等双子叶植物的胞嘧啶碱基编辑载体。利用该碱基编辑系统成功对BnALS1基因Pro197进行靶向突变,共获得BnALS1基因P197F和P197S两种类型的突变体,碱基编辑效率为1.8%。上述突变体可稳定遗传,并在T1代即可获得剔除T-DNA的纯合突变材料。分别对野生型(转基因受体材料)、纯合突变体和杂合突变体喷施2.5、5、10、15、30 mg ai/L的苯磺隆,发现野生型植株在2.5mg ai/L的浓度下就受到严重药害,而 P197S纯合突变体和杂合突变体分别在15 和10 mg ai/L(3倍田间推荐喷施剂量)的浓度下均未表现任何药害症状,且纯合突变体在30 mg ai/L剂量下仍然能存活。该研究还开发了该抗除草剂位点的特异功能分子标记,可用于油菜抗除草剂分子标记辅助选择育种。


        扬州大学吴健博士为该论文的第一作者,王幼平教授和上海师范大学张辉教授为共同通讯作者。该研究得到的国家重点研发项目和转基因重大专项的资助。

                                                                           学会秘书处




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