好想法!同时编辑两个基因,在T0代“一步法”获得非转基因引导编辑水稻植株

学术   2024-12-24 22:06   上海  



Abstract

摘 要

2024年12月20日,中国农业大学植物保护学院姜临建副教授与生物学院陈其军教授团队合作,在Plant Communications在线发表了题为“One-step generation of prime-edited transgene-free rice”的文章。该研究通过同时编辑两个基因(一个作为筛选标记,一个作为目标基因),直接在T0代获得了非转基因的纯合编辑植株。

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101227




研究背景

 Background

长期以来,作物的基因编辑依赖于先获得转基因且目标基因被成功编辑的T0代植株,然后按照孟德尔遗传定律,在下一代鉴定出非转基因的基因编辑植株。同时,和基因敲除、碱基编辑工具相比,引导编辑技术功能更为强大,能够对目标基因进行更为自由多变的编辑。因此,在T0代获得引导编辑工具成功编辑的非转基因植株,对于加快特定品种的定向改良具有重要意义。


研究内容

Contents

本研究中,研究人员首先利用引导编辑技术精准编辑OsALS-W548M来获得对啶磺草胺除草剂的抗性。因此,在愈伤组织的筛选过程中,使用仅含有啶磺草胺的培养基来筛选抗性愈伤并进行再生,成功地在T0代得到了非转基因且OsALS-W548M纯合编辑植株。随后,研究人员利用Csy4和新的逆转录酶变体进一步优化了编辑系统。在此基础上,研究人员构建了以OsALS-W548M为筛选标记,并分别对OsEPSPSOsXa5OsCold1进行引导编辑的三个共编辑载体。结果表明,在啶磺草胺的筛选下,均成功地在T0代鉴定到非转基因纯合编辑植株,效率分别为46%、36%和41%,同时未发现脱靶现象。这一研究成果为作物的快速改良开辟了新路径,同时为引导编辑技术在多年生及无性繁殖作物中的应用及优化提供了新的思路。

中国农业大学生物学院博士生芦钰和植物保护学院硕士生娜仁图雅为本文的共同第一作者,生物学院博士毕业生乔德鑫、王俊雅,博士生曹正宏、孙炜以及植物保护学院硕士生吕天天、博士生姬雪娇也参与了该项研究。该研究得到了国家重点研发计划(2023YFD1202905)及国家自然科学基金(32272629)的资助。


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