近日,林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学)郑志民教授团队在知名学术期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Establishment of high-efficiency genome editing in white birch (Betula platyphylla Suk.)”的研究论文,该研究将筛选到的优树DL-1品系作为遗传转化受体材料,以白桦PDS为靶基因,筛选白桦内源Pol III启动子,建立了白桦高效遗传转化体系和基因编辑体系。
随着CRISPR/Cas9基因编辑技术不断发展,该技术可用于诸多物种的品种改良过程中。但在林木分子育种中,由于林木基因组复杂、生长周期长、遗传转化效率低,基因编辑技术应用非常受限。
白桦(Betula platyphyllaSuk.)分布面积广,森林蓄积量在阔叶树种中居于首位,在全球生态系统建立和国民经济建设中发挥着重要的作用。研究人员对“国家白桦良种基地”的白桦良种进行单株再生效率的筛选,以白桦腋芽为外植体进行离体培养,通过比较腋芽萌动、愈伤组织诱导率及不定芽分化率等指标,比较不同优树单株间无性繁殖效率的差异,最后筛选到一株优良单株(命名为DL-1)的愈伤分化率为100%,在25天生长期时即可形成不定芽,且不定芽茎粗,茎杆呈绿色,叶片大且厚。以DL-1优树为受体材料,进行白桦高效遗传转化/基因编辑体系的建立,以八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因为靶基因,以拟南芥ATU6-26启动子和大豆中GmU6-5启动子对照,对16个白桦内源Pol III启动子进行了筛选和鉴定。通过比较不同启动子驱动sgRNA的载体的转基因效率、基因编辑效率、双等位突变效率。最终,筛选到白桦内源的U6-2,U6-6和7SL等启动子具有较高的基因编辑效率和双等位突变效率。该研究为白桦及其他林木基因功能研究和分子育种奠定了基础。
白桦基因编辑体系的优化
东北林业大学林学院林木遗传育种学科2020级硕士研究生程大伟和在站博士后刘月影为该论文第一作者,郑志民教授为该论文通讯作者。该研究得到国家重点研发计划“林木良种高效基因编辑技术研究 (2021YFD2200102)”的资助。
原文链接:https://onlinelibrary-wiley-com-443.webvpn.nefu.edu.cn/doi/10.1111/pbi.14176
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