植保所研發(fā)出水稻靶標(biāo)基因單堿基定向替換技術(shù)

　　近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物基因組定點(diǎn)編輯研究組成功地在水稻中開(kāi)發(fā)出靶標(biāo)基因單堿基定向替換技術(shù)。該技術(shù)與傳統(tǒng)CRISPR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基因敲除技術(shù)不同，可成功創(chuàng)制了水稻靶標(biāo)基因的功能獲得性突變體，因此對(duì)植物功能基因組學(xué)和現(xiàn)代分子育種研究具有重大推進(jìn)作用。相關(guān)研究成果于2016年12月26日在線發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)生命科學(xué)版（Science China Life Sciences）》雜志上。

 

　　據(jù)悉，該所植物基因組定點(diǎn)編輯研究組與四川大學(xué)林宏輝教授實(shí)驗(yàn)室合作，利用人工密碼子優(yōu)化的CRISPR/Cas9切口酶基因，與大鼠APOREC1基因和來(lái)源于Bacillus subtilis噬菌體PBS1的尿嘧啶糖基化酶UGI基因進(jìn)行融合，構(gòu)建了一套gateway植物表達(dá)載體rBE3，對(duì)水稻基本性抗性途徑中的兩個(gè)關(guān)鍵基因OsSERK1和OsSERK2，以及水稻理想株型IPA1基因?qū)崿F(xiàn)了靶位點(diǎn)堿基的特異替換，成功獲得了預(yù)期有重要價(jià)值的水稻突變體種質(zhì)。為了進(jìn)一步擴(kuò)展此技術(shù)在水稻中的應(yīng)用，該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了Cas9（VQR）版本的rBE4載體，并成功地在水稻中對(duì)隱性抗稻瘟病基因pi-ta中對(duì)關(guān)鍵氨基酸進(jìn)行了人工改造。該系統(tǒng)在水稻中的成功利用，對(duì)水稻基因剪接，小RNA靶標(biāo)基因，激酶，泛素連接酶等酶類基因研究具有巨大推動(dòng)作用。另外，通過(guò)此技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行缺陷型基因矯正，可大大加快農(nóng)作物育種過(guò)程以及延長(zhǎng)現(xiàn)有品種的商業(yè)周轉(zhuǎn)期。

 

　　植保所客座博士研究生任斌和博士后嚴(yán)芳為本文共同第一作者，周煥斌研究員和林宏輝教授為本文的共同通訊作者。本研究得到了中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程和植物病蟲(chóng)害國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助。

 

　　論文鏈接：engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCLS/doi/10.1007/s11427-016-0406-x