利用CRISPR/Cas9基因編輯技術創製出非轉基因高油酸棉花新種質

2020-11-23 生物谷

 

11月1日，山東棉花研究中心遺傳育種團隊研究員柳展基和華中農業大學棉花遺傳改良團隊教授金雙俠在《植物生物技術雜誌》在線發表論文，首次報導了利用CRISPR/Cas9基因編輯技術創製出非轉基因高油酸棉花新種質的研究結果，為改良棉籽油品質和高油酸棉花分子育種奠定了基礎。

該研究以棉花GhFAD2-1A/D基因為靶標，分別在其DUF3474和Fatty acid desaturase結構域設計了2個靶點，利用pRGEB32-GhU6.9-NPT II載體構建了GhFAD2-1A/D基因的雙靶點編輯載體，通過農桿菌轉化棉花品系Jin668，獲得了35株獨立的T0代再生植株，經PCR檢測，發現25株（71.43%）含有編輯載體上的NPTII和Cas9基因。

利用Sanger測序檢測產生的突變，發現2個靶點均有突變發生。在25株陽性獨立植株中，有19株（有效率76%）在目標位點檢測到突變。突變類型以單鹼基插入缺失為主，同時也檢測到了長片段鹼基缺失，為2個sgRNA共同作用的結果。

利用PCR和Sanger測序檢測T1植株，發現所有T0突變均穩定遺傳到T1代，同時也在T1代中發現了新的突變。尤其重要的是，在T1代中檢測到了4個無載體篩選標記基因的突變單株，被稱為非轉基因突變株。

棉花基因組中含有21個GhFAD成員，作者利用Sanger測序詳細分析了19個潛在的脫靶位點，結果未檢測到脫靶效應。

利用GC-MS分析了4個非轉基因突變單株種子的脂肪酸組分，與對照Jin668相比，突變體種子中的油酸含量顯著升高，亞油酸含量顯著降低。以m20-2為例，油酸含量由13.94%（對照）提高到77.72%，亞油酸含量由58.62%（對照）降低到6.85%，同時棕櫚酸含量也顯著降低。(生物谷Bioon.com）

 

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