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组培转化困难品种基因编辑新方案

发布时间:2017/5/26 22:59:44浏览 550 次

连锁累赘(linkage drag)是指在传统的回交育种过程中,由于目标基因与附近的染色体片段形成连锁,在转移目标基因的过程中不可避免的带入非轮回亲本上的染色体片段。如果这些染色体片段上携带有不利性状的基因就会造成育种目标与预期结果不一致的现象。因此避免或降低连锁累赘将有助于提升育种的效果和效率。新兴的基因编辑技术由于可以整体(受体亲本引入编辑载体,改良目标区段)或部分(通过供体亲本引入编辑载体,改良受体亲本目标区段)绕过回交转育的过程,因此可以解决连锁累赘的困扰。

近日,中国农科院谢传晓团队利用自己构建的基因编辑系统以改造玉米株型为例成功实现了性状改良过程中对连锁累赘的规避。该团队首先构建了Cas9基因编辑系统RGEN(RNA-guided endonuclease),该系统可以在T0代实现51.5%-91.2%的高效突变效率。然后,通过杂交的方法将RGEN系统导入受体亲本,科研人员突变了6个玉米品种的叶舌发育相关基因LG1LIGULELESS1)。最后,通过有限的回交背景选择完成了背景的纯合。该基因的失活造成了玉米叶夹角变小,株型更加紧凑,因此品种变得更加利于密植,从而获得更高的单位亩产。

该研究构建了组培转化引入编辑系统、杂交实现受体亲本目标基因编辑、回交保证受体亲本背景纯合的育种流程,既避免了传统育种过程的繁杂,也突破了商业化品种由于组培转化困难而不能直接编辑的瓶颈。这再次拓宽了基因编辑技术的应用领域。

Plant Biotechnol J. 2017 Apr 5.

RNA-guided Cas9 as an in vivo desired-target mutator in maize.