川農業園藝學院利用CRISPR揭示調控芥藍色澤與色素含量機制

2020-10-08 園藝研究



芥藍(Brassica oleracea var. alboglabra)是一種類胡蘿蔔素含量較高的蕓薹屬蔬菜，以葉片和花薹為主要食用器官，但是目前芥藍品種主要以綠色為主，顏色單一。類胡蘿蔔素異構酶CRTISO負責將前番茄紅素轉化為番茄紅素，是類胡蘿蔔素生物合成途徑分支處的關鍵酶。CRTISO基因功能的缺失可以使植物中類胡蘿蔔素成分和含量發生改變，從而導致植物顏色的變化，是芥藍色澤改良的候選靶基因之一。利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術，可以對類胡蘿蔔素異構酶基因CRTISO進行編輯，進而創製其它顏色的芥藍新種質。


近日，四川農業大學園藝學院在Horticulture Research發表了題為Color-related chlorophyll and carotenoid concentrations of Chinese kale are altered through CRISPR/Cas9 targeted editing of the carotenoid isomerase gene BoaCRTISO的研究論文。


該研究利用CRISPR/Cas9技術成功編輯芥藍類胡蘿蔔素異構酶基因BoaCRTISO，獲得包括純合、雙等位、雜合和嵌合突變的轉基因芥藍材料共13株，其中，純合和雙等位突變材料共6株（佔比37.5%），其葉片和花薹明顯變黃。通過對變黃的純合和雙等位突變株的色素檢測發現，葉片和花薹中的類胡蘿蔔素和葉綠素含量均顯著下調，類胡蘿蔔素和葉綠素生物合成和降解途徑基因也大多顯著下調。這些結果表明葉綠素含量的降低，導致其對類胡蘿蔔素顏色的遮蔽作用減弱，使芥藍編輯植株呈現黃色，該研究揭示了BoaCRTISO基因在芥藍色澤形成過程中的作用，並為利用CRISPR/Cas9技術進行芥藍品質改良提供了理論依據與技術支撐。

Fig.2 The phenotype of the crtiso mutants.


Fig.6 A schematic diagram of the results of this study.

四川農業大學園藝學院孫勃副教授與碩士生江敏和鄭好為論文共同第一作者，湯浩茹教授和青年教師張芬為本文通訊作者，浙江大學園藝系汪俏梅教授為共同作者。該研究得到了國家自然科學基金、農業農村部轉基因專項、浙江省技術創新計劃和四川省科技廳項目的資助。


文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00379-w

About Horticulture Research

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2019年中科院期刊分區（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。

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