PBJ趙開軍團隊發現植物基因外顯子跳躍剪接機制並創製香型水稻

2020-11-22 金雙俠

前體mRNAs（pre-mRNAs）剪接是真核細胞基因表達的重要生物學過程。mRNA剪接複合體通常按照GU-AG規則，將pre-mRNAs的內含子剪除並將各外顯子依次連結成成熟的mRNA，以將遺傳信息進一步傳遞至翻譯的蛋白質。如果成熟的mRNA缺少某個（些）外顯子，則稱為外顯子跳躍剪接（exon skipping）。前人研究表明，基因內含子的末端鹼基缺失或替換，可引起哺乳動物基因外顯子跳躍剪接，然而在植物中尚未發現外顯子跳躍剪接現象。

近日，中國農業科學院作物科學研究所趙開軍團隊與湖北省農業科學院糧食作物研究所等單位合作，在國際知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上在線發表了題為「CRISPR/Cas9 induces exon skipping that facilitates development of fragrant rice」的研究論文。

該研究在利用基因組編輯技術創製香稻的實驗中，特意將OsBADH2基因第2外顯子和第2內含子連接點作為CRISPR/Cas9的編輯靶點。通過農桿菌介導法獲得一批轉基因水稻植株，系統分析後不僅發現設計的靶位點實現成功編輯，而且觀察到OsBADH2基因第2外顯子末端核苷酸G的缺失，會導致其產生的成熟mRNA中第2外顯子整體缺失，從而發現植物中也存在外顯子跳躍剪接機制。OsBADH2基因第2外顯子的跳躍剪接使新的mRNA中密碼子序列改變，進而導致編碼蛋白翻譯的提前終止，造成OsBADH2基因功能喪失，最終創製出香型水稻。

該研究不僅首次發現植物基因外顯子跳躍剪接現象，而且明確其調控的關鍵位點是外顯子末端核苷酸。此機制可結合基因組編輯技術用於作物性狀改良。

本研究得到了轉基因生物新品種培育科技重大專項、中國農業科學院科技創新工程、發展中國家傑出青年科學家來華工作計劃項目的資助。趙開軍研究員、王春連研究員為論文通訊作者，唐永超、Mohamed Abdelrahman、李進波為論文第一作者。

原文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13514

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