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科学家构建大豆单碱基替换基因编辑技术体系

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  近日,中国农业科学院作物科学研究所大豆育种技术创新与新品种选育创新团队,利用改造后的CRISPR基因组编辑系统,率先实现了大豆基因的单碱基替换,并获得了表型稳定的纯合突变系。该研究是大豆单碱基替换研究工作的首例报道,为精准修饰和利用单核苷酸多态性(SNP)改良大豆农艺性状提供了新技术、新方法。相关研究成果在线发表在《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》上。

  据侯文胜研究员介绍,作为一种简单有效的基因组编辑工具,CRISPR已在多种重要作物中实现了基因定点敲除、等位基因单碱基替换和外源DNA片段定点整合,但在大豆中的成功实践还很少见。

  该研究通过组合Cas9n切口酶、大鼠胞苷脱氨酶和尿嘧啶糖基化酶抑制剂,建立了大豆单碱基编辑技术体系,并成功实现了大豆开花调控关键基因GmFT2a和GmFT4的单碱基定向替换,效率分别为18.2%和6.0%。在GmFT2a靶位点实现了C→T和C→G两种类型的单碱基替换、在GmFT4靶位点实现了C→G单碱基替换。单碱基替换突变可稳定遗传,筛选获得的GmFT2a单碱基替换纯合突变系,在16小时光照/8小时黑暗和12小时光照/12小时黑暗的2种日照条件下均表现出晚花表型。这是该团队利用CRISPR基因组编辑系统率先实现大豆基因定点敲除、DNA区段删除、多基因突变后,在大豆基因组编辑技术应用中取得的新进展,进一步拓展了大豆基因组编辑工具应用范围和农艺性状改良手段。

  该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农科院科技创新工程等项目资助。(通讯员 卫斐)

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