农业生物技术学报

作者：彭静, 麦尔哈巴·海散, 陈林羊, 卡米燃·买吐送, 林嘉豪, 刘壮, 雷建峰

单位：新疆农业大学 农学院/农业生物技术重点实验室,乌鲁木齐 830052

关键词：病毒介导的基因编辑(VIGE),拟南芥,棉花叶皱缩病毒(CLCrV),组织特异性,Cas9超表达株系,

基金：新疆维吾尔自治区高校基本科研业务费科研项目(XJEDU2022J007)；新疆农业大学大学生创新项目(dxscx2023013)

植物病毒介导的基因编辑(virus-mediated gene editing, VIGE)体系可以快速筛选出高效的单向 导 RNA (single guide RNA, sgRNA)用于植物目标基因的靶向编辑,为定向创制遗传突变体材料提供了基因编辑工具。为了在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中筛选出能高效敲除目标基因的 VIGE 受体材料,本研究以拟南芥 AtBRI1 (brassinosteroid insensitive 1)和 AtGL2 (GLABRA 2)基因为靶标,利用基于棉花叶皱缩 病毒(Cotton leaf crumple virus, CLCrV)介导的 VIGE 系统,探究了以不同组织特异性 Cas9 超表达(Cas9-OE) 株系作为 VIGE 受体对这 2 个基因的编辑效率。qPCR 检测了 Cas9-OE 株系中 Cas9 基因的表达量,发现 Cas9 基因在不同组织特异性 Cas9-OE 株系中稳定遗传表达。利用农杆菌(Agrobacterium)介导的瞬时转化 法将 CLCrV-AtU6-26::AtBRI1-sgRNA 和 CLCrV-AtU6-26::AtGL2-sgRNA 接种不同组织特异性 Cas9-OE 植 株叶片。突变检测结果表明,3 种组织特异性 Cas9-OE 株系作为 VIGE 受体均可以实现 AtBRI1 和 AtGL2 基因的靶向编辑,在这 2 个基因靶序列区域出现了不同碱基插入、替换和缺失的突变类型,证明了这 3 种组织特异性 Cas9-OE 株系作为 VIGE 受体的有效性。进一步对每一株接种 CLCrV-AtU6-26::AtBRI1-sgRNA 和 CLCrV-AtU6-26::AtGL2-sgRNA 的单株进行突变检测,突变分析结果显示,ProCDC45::Cas9 和 ProYao:: Cas9 对 AtBRI1 和 AtGL2 基因的编辑效率相对较高,编辑效率为 50%~81.25%,表明 ProCDC45:: Cas9 和 ProYao::Cas9 转基因拟南芥可作为理想的 VIGE 受体用于拟南芥基因编辑的研究。本研究为进一步提升拟南芥中VIGE系统的基因编辑效率和高效创制拟南芥突变体材料提供了参考。

来源：2023年第7期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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