利用CRISPR/Cas9系统定点敲除元宝枫AtruPDS基因的研究

The research of CRISPR/Cas9-mediated targeted mutagenesis of AtruPDS gene in Acer truncatum

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元宝枫(Acer truncatum)是中国特有树种,兼具观赏、药用及食用价值,其基因编辑研究尚未见报道。为建立元宝枫基因编辑体系,以元宝枫胚芽为外植体建立再生体系,以元宝枫八氢番茄红素脱氢酶(PDS)的编码基因AtruPDS为靶基因,在其第一外显子和 3'端分别设计sgRNA,构建pCambia1300-psgR-Cas9-sgRNA(target 1)-pAtU6-sgRNA(target 2)转入根癌农杆菌。以根癌农杆菌介导法转化元宝枫胚芽进行基因编辑。结果表明,元宝枫胚芽诱导不定芽最佳配方为:DKW+ZT 0.05 mg/L+6-BA 0.25 m g/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖 30 g/L+琼脂粉 8 g/L,PH 5.8;PCR和表型检测初步筛选获得基因编辑阳性苗。综上,该研究建立了以元宝枫胚芽为外植体的再生体系,并利用CRISPR/Cas9 技术实现了对AtruPDS基因的靶向敲除,为元宝枫功能基因组学研究和种质创新奠定了基础。

Acer truncatum is a unique tree species in China,with ornamental,medicinal,and edible values.Its gene editing research has not meant reported yet.To establish a gene editing system for Acer truncatum,a regeneration system was established using embryos as explants.The phytoene dehydrogenase gene(AtruPDS)of Acer truncatum was used as the target gene.Designed sgRNAs at the first exon and 3'end,and pCambia1300-psgR-Cas9-sgRNA(target 1)-pAtU6-sgRNA(target 2)was constructed.Using Agrobacterium-mediated transformation of Acer truncatum embryos for gene editing.The results showed that the optimal formula for inducing adventitious buds from Acer truncatum embryos was DKW+ZT 0.05 mg/L+6-BA 0.25 mg/L+NAA 0.1 mg/L+sucrose 30 g/L+agar powder 8 g/L,pH 5.8;preliminary screening by PCR and phenotype detection resulted in gene edited positive seedlings.In summary,this study established a regeneration system using Acer truncatum embryos as explants and achieved targeted knockout of the AtruPDS gene using CRISPR/Cas9 technology,laying the foundation for functional genomics research and germplasm innovation of Acer truncatum.

韩义;穆艳娟;王艳;孙涛;张舒新;王睿龙;刘涛;鲁仪增;

山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;山东省林草种质资源中心 国家林业草原元宝枫工程技术研究中心 山东 济南 250102;

第九届中国林业学术大会

元宝枫 AtruPDS CRISPR/Cas9 基因敲除

Acer truncatum CRISPR/Cas9 AtruPDS1 gene editing

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