Plant Communication：植物“基因敲高”新方法改良植物性狀
Plant Communication：李家洋院士團隊開發(fā)植物“基因敲高”新方法改良植物性狀
基因編輯通過精確改良基因組實現變革型育種加速，CRISPR/Cas9技術常用于功能基因的無義突變從而獲得功能缺失型突變體。然而許多重要農藝性狀的改良需要功能獲得型等位基因，使功能基因上調表達，即“基因敲高”。因此在不引入外源基因組片段的前提下，開發(fā)通過基因敲除獲得基因上調表達的新策略可以拓展現有的基因表達調控工具，為作物遺傳改良和種質創(chuàng)新提高有力的技術支撐。
2023年11月09日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李家洋院士團隊在Plant Communications在線發(fā)表題為“Genome editing of 3'UTR-embeded inhibitory region enables to generate gene knock-up alleles in plants”的研究論文。該研究通過對植物功能基因3'非翻譯區(qū) (3' untranslated region, 3'UTR)中的負調控區(qū)域進行敲除，開發(fā)了一種能夠增加功能蛋白表達的新方法，并對水稻和擬南芥的3個基因進行改造，獲得性狀成功改良的植株。
3’UTR區(qū)域在真核生物基因轉錄后調控和蛋白合成中發(fā)揮重要作用。因此該研究團隊推測通過基因敲除3’UTR負調控元件，從而創(chuàng)制靶標蛋白水平升高和期望植物性狀的等位突變體。為了驗證該假設，研究團隊首先選取水稻中的低溫耐受基因OsLTI7，并通過雙熒光素酶實驗鑒定基因3’UTR上的負調控結合位點。接下來通過CRISPR/Cas9對負調控區(qū)域進行靶向編輯獲得純合片段缺失突變體OsLTT73'utr，發(fā)現突變體的mRNA表達量和蛋白含量顯著高于野生型，低溫脅迫處理發(fā)現OsLTT73'utr的存活率顯著高于野生型。該實驗結果說明，通過敲除OsLTI7基因3’UTR的負調控元件可以增加功能蛋白的富集度和低溫耐受性。此外利用該策略成功對水稻矮稈基因OOsSBI和擬南芥鹽脅迫耐受基因AtTPPD的“基因敲高”以及提高功能蛋白的相應調控功能。
因此，本研究通過提供一種無外源基因整合CRISPR/Cas9介導的方法用于在不同物種中實現“基因敲高”提供了育種策略。
—— 參考文獻 ——
Hongwen Wang, Dahan Zhang, Mingjiang Chen, et al. Genome editing of 30 UTR-embedded inhibitory region enables generation of gene knock-up alleles in plants[J]. Nature Communications, 2023.
北大荒墾豐種業(yè)-澤泉科技生物技術與表型服務中心是由北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司和上海澤泉科技股份有限公司共同建設的開放式高通量植物基因型-表型-育種服務平臺。中心建立了基因克隆和載體平臺、作物轉化系統(tǒng)、基因型分析平臺、表型鑒定分析平臺、數據分析和利用平臺等現代化生物技術和信息支持平臺，是定位于為植物科研和作物育種提供植物基因型-表型-育種數據分析的科研服務平臺。
基因編輯服務+靶向測序服務方案
為了縮短您的育種進程，提高您的育種成功率，北大荒墾豐種業(yè)-澤泉科技生物技術與表型服務中心將為您提供水稻基因編輯服務。本方案利用基因編輯酶系統(tǒng)編輯供試材料的目的基因，在不改變其他基因的情況下迅速獲取一批目的基因缺失型突變體。解決傳統(tǒng)雜交選育中存在的周期長，基因連鎖等難題。
技術路線：
靶向測序服務
靶向測序技術主要分為基于多重PCR的靶向基因捕獲技術（GenoPlexs）和基于液相探針雜交的靶向基因捕獲技術（GenoBaits）兩種�？赏瓿蓡螛悠�50-5000和3000-40000標記的基因型分析，并達到可設計區(qū)域覆蓋度高于95%，擴增子均一性高于90%的捕獲效率。
GenoPlex基于多重PCR的靶向基因捕獲技術方案
GenoBaits基于液相探針雜交的靶向基因捕獲技術方案
應用領域：
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種質資源分析 |
分子標記輔助選擇 |
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分子標記輔助回交改良 |
全基因組選擇 |
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全基因組關聯分析 |
遺傳圖譜構建 |
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QTL定位 |
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