西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄種質(zhì)資源與育種團(tuán)隊利用全基因組測序揭示CRISPR / Cas9在葡萄上的脫靶效應(yīng)

　　近日，Horticulture Research在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄種質(zhì)資源與育種團(tuán)隊王西平課題組題為“Whole genome sequencing reveals rare off-target mutations in CRISPR/Cas9-edited grapevine”的研究論文。青年教師王現(xiàn)行與涂明星博士為該文第一作者，王西平教授為通訊作者。

 

　　該研究對3株野生型（WT）與7株Cas9突變葡萄株系進(jìn)行了全基因組測序分析（Fig. 1）。與3株野生型相比，在7株Cas9突變葡萄株系中鑒定出202,008至272,397個單核苷酸突變（SNP），以及26,391至55,414個插入/缺失突變（indels）。隨后，利用在全基因組范圍鑒定到的3,272個潛在脫靶位點進(jìn)行下一步深入分析。最終，僅發(fā)現(xiàn)一個脫靶的突變（indel），并利用Sanger測序證實。另外，研究人員分析了轉(zhuǎn)基因所用無核白基因組與葡萄參考基因組（PN40024）之間的遺傳變異，發(fā)現(xiàn)了243個新的潛在脫靶位點，隨后進(jìn)一步在7個突變材料中進(jìn)行驗證，最終并沒有發(fā)現(xiàn)真正的脫靶位點。以上結(jié)果表明，CRISPR / Cas9在葡萄上具有高特異性，在葡萄抗逆基因的發(fā)掘及分子育種上具有重要的應(yīng)用價值。

 

　　葡萄在世界范圍內(nèi)廣泛種植，是重要的經(jīng)濟(jì)果樹之一。然而，每年受生物與非生物脅迫影響損失巨大，培育優(yōu)質(zhì)、抗逆的葡萄新品種具有重要的現(xiàn)實意義。生物技術(shù)育種可以極大地縮短育種周期，具有重要的應(yīng)用價值，而相關(guān)育種技術(shù)的缺乏限制了葡萄分子育種的進(jìn)程。近年來，CRISPR/Cas9技術(shù)發(fā)展迅速，團(tuán)隊前期已經(jīng)成功在葡萄上建立了高效的CRISPR/Cas9基因編輯體系，證明了CRISPR/Cas9技術(shù)可以在葡萄上實現(xiàn)單個或多個基因的打靶以及精確的大片段敲除，這為葡萄抗逆基因的發(fā)掘及分子育種提供了重要的技術(shù)手段（Plant Biotechnology journal，2018，16：844-855）。然而，潛在的脫靶風(fēng)險影響CRISPR/Cas9技術(shù)在葡萄上的廣泛應(yīng)用，因此評估其在葡萄上的脫靶效應(yīng)，具有重要的理論和實踐意義。

 

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金（U1603234、31572110、32002000）和葡萄種質(zhì)資源與育種應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊項目（2013KCT-25）的資助。

 

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00549-4