基于CRISPR/Cas9技术提高番茄果实中番茄红素含量OA

旨在采用CRISPR/Cas9 基因编辑技术对番茄中番茄红素代谢相关的关键基因进行定向编辑,从而提高番茄果实中番茄红素的含量.以石番43 亲本为试验材料,基于CRISPR/Cas9 系统,构建SlLCY-E、SlLCY-B基因的双元表达载体,用农杆菌介导的遗传转化法获得 15 株番茄再生苗.经PCR检测发现,有 9 株番茄植株呈阳性,阳性转化率为60%;对阳性植株的靶序列进行测序发现,有7 株番茄发生了基因编辑,编辑效率约为 77.8%,其中有 4 株番茄在2 个靶位点均发生了基因突变.此外,SlLCY-E、SlLCY-B基因之间的编辑效率也存在差异,分别为 55.6%、66.7%.基因编辑类型包括碱基缺失、插入.对成熟期番茄进行检测发现,在突变株果实中,番茄红素的含量均高于野生型果实,且不影响其他农艺性状,其中,12 号植株果实中的番茄红素含量最高,为野生型的3.2 倍.qRT-PCR结果表明,突变株中SlLCY-E、SlLCY-B基因的相对表达量多较野生型显著降低.综上,利用CRISPR/Cas9 基因编辑技术抑制了番茄红素环化酶基因的表达,成功提高了果实中番茄红素的含量,同时证明SlLCY-E、SlLCY-B基因表达量与番茄红素积累量呈负相关.