利用基因編輯技術打破水稻種子休眠

2021-02-18 萊肯生物

在生產中，部分水稻種子在剛收穫時存在一定的休眠現象，需要運用特定的手段打破休眠。種子的休眠是對自然環境的一種適應現象，同時在稻穀收穫前後可以減少不必要的發芽損失並減緩稻穀貯藏期間的陳化速度。然而稻種的休眠也會給生產、科研帶來麻煩。最近，韓國韓京大學的研究團隊利用CRISPR/Cas9基因編輯技術突變OsVP1基因以打破水稻種子休眠。

OsVP1是調控植物種子發育和ABA信號的轉錄因子。為了減弱水稻種子的休眠，研究人員以OsVP1基因為靶標，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術在55個T0代轉化苗中得到了33個編輯植株。序列分析結果顯示，OsVP1基因的靶標位點有4種不同的突變類型，這些突變位點能夠成功遺傳到下一代，且T-DNA可在T1代通過分離刪除。編輯植株的ABA/GA信號相關基因的表達發生了變化，OsNCED2、OsGA20ox1、OsGA20ox2、OsGA20ox3基因在純合突變株中的表達量比野生型對照有所增加。

Plant Biotechnology Reports, 25 October 2019

Acquisition of seed dormancy breaking in rice (Oryza sativa L.) via CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of OsVP1 gene

Author

Yu Jin Jung, Hyo Ju Lee, Sangsu Bae, Jong Hee Kim, Dong Hyen Kim, Hee Kyoung Kim, Ki Hong Nam, Franz Marielle Nogoy, Yong-Gu Cho, Kwon Kyoo Kang

Department of Horticultural Life Science; Institute of Genetic Engineering, Hankyong National University, Korea

Abstract

Genome editing offers great advantages in identifying gene function and generating agronomical important mutations in crops. Here, we report the development of edited lines with reduced seed dormancy by knockout viviparous-1 (OsVP1) gene known as a transcription factor that regulates key aspects of plant seed development and ABA signaling in rice. Thirty-three genetic edited lines out of 55 T0 rice plants were generated using CRISPR/Cas9 system. Sequencing analysis showed that the plants had four different mutation types at the target site of OsVP1, the mutations were found to be transmitted to the succeeding generations. Stable transmission of CRISPR/Cas9-mediated mutant lines without the transferred DNA (T-DNA) was confirmed by segregation in the T1 generation. Regarding many investigated agronomic trait, there are no significant differences between homozygous mutants and wildtype plants under field's growth conditions. Especially in RT-PCR analysis of ABA/GA signaling genes, the expression of OsNCED2, OsGA20ox1, OsGA20ox2, OsGA20ox3 genes in homozygous mutants was increased compared to wildtype plants. Results of this study exemplified the effectiveness of CRISPR/Cas9 as a gene editing tool in broke down the seed dormancy in rice.

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