科研产出
马铃薯川芋50遗传转化及基因编辑体系的建立
2025
摘要：【目的】构建马铃薯川芋50的遗传转化体系和基因编辑体系。【方法】以四川省主导品种川芋50无菌脱毒组培苗茎段和叶片为外植体，用农杆菌介导法将含有植物敲除载体质粒pJCV55-StU6-200-StUBI10-T#01转化马铃薯外植体，分析4种不同植物激素配比的培养基体系对马铃薯愈伤组织诱导和分化的影响，探究川芋50的基因编辑、阳性植株鉴定方法。【结果】1）最适马铃薯川芋50遗传转化的培养基体系为B体系。茎段和叶片预培养及愈伤组织诱导的培养基配方分别为：MS 基础盐+20 g/L蔗糖+1 mL/L 1 000× N&N维生素（1 000× Nitsch&Nitsch Vitamin Solution, 1 000× N&N维生素）+1.0 mg/L TZR（trans-zeatin-riboside, TZR）+0.027 8 mg/L GA3（gibberellin A3, GA3）+0.02 mg/L NAA（1-naphthaleneacetic acid, NAA）+2.0 g/L Phytagel和MS基础盐+20 g/L蔗糖+1 mL/L 1 000× N&N维生素+0.5 mg/L TZR+2.5 mg/L IAA（indole acetic acid, IAA）+2.0 g/L Phytagel，愈伤诱导率分别为93%和88%。愈伤组织分化的培养基为：MS基础盐+20 g/L蔗糖+1 mL/L 1 000× N&N维生素+2.0 mg/L TZR+10 mg/L GA3+2.0 g/L Phytagel；2）证明了二次生根筛选法可准确鉴定马铃薯转基因阳性植株，准确率100%；3）建立了针对川芋50的农杆菌介导CRISPR/Cas9基因编辑体系，编辑率63%。【结论】通过对愈伤再生过程中各个影响因素进行试验以及利用农杆菌介导的CRISPR/Cas9技术进行编辑，建立了马铃薯川芋50的遗传转化体系和基因编辑体系。
关键词： 马铃薯 川芋50 根癌农杆菌 遗传转化 基因编辑 CRISPR/Cas9
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利用CRISPR/Cas9技术创制高番茄红素番茄新材料
《园艺学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：以大果型栽培番茄资源“T048”为材料，利用CRISPR/Cas9技术对滞绿基因SlSGR1进行定向编辑。对19株转基因阳性株系进行靶位点序列分析发现，共有10株发生了编辑事件，编辑效率为52.6%。通过测序分析发现，编辑类型涉及碱基的缺失、插入及替换，多数发生在PAM序列上游3～4 bp碱基处，同时也发现了两个编辑位点间共565 bp的序列倒位。表型分析发现，T1代纯合编辑株系叶片衰老减缓，果实表现为铁锈色，且番茄红素、叶绿素及β–胡萝卜素含量显著提高。对类胡萝卜素合成关键基因进行分析发现，纯合编辑株系果实中的SGR1表达量显著降低，而PSY1表达量显著提高。结果表明，通过CRISPR/Cas9技术对滞绿基因SlSGR1进行定向编辑可有效提升番茄果实中番茄红素、β–胡萝卜素等类胡萝卜素含量，进而为番茄营养品质育种提供新种质。
关键词： 番茄 基因编辑 番茄红素 类胡萝卜素 SlSGR1
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利用CRISPR/Cas9技术创制黄果番茄新种质
《农业生物技术学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：目前国内市场上优异黄果番茄(Solanum lycopersicum)品种相对稀缺，为了满足市场需求，提高种业竞争力，本研究以'MoneyMaker'('MM')番茄为材料，利用CRISPR/Cas9技术，对番茄八氢番茄红素合成酶1 (phytoene synthase 1, SlPSY1)基因(Solyc03g031860)进行定向基因编辑来创制黄色果实番茄。选择SlPSY1基因外显子区域2个序列特异的sgRNA作为靶位点，构建CRISPR/Cas9双元表达载体p KSE401，通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘转化法对'MM'番茄材料进行遗传转化。结果显示，16株再生苗中鉴定出了12株阳性转基因植株，阳性转化率为75%；对阳性转基因植株的靶位点测序分析发现，有8株在2个靶位点上共发生21次编辑事件，基因编辑效率为66.7%，且均未发生脱靶现象；获得的突变植株中有5株在成熟期果实表现为黄色。本研究利用CRISPR/Cas9技术在'MM'番茄上成功创制了SlPSY1基因编辑材料，为今后快速创制番茄黄果资源提供技术及材料基础。
关键词： 番茄 CRISPR/Cas9 八氢番茄红素合成酶1(PSY1) 基因编辑 黄果番茄
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利用CRISPR/Cas9技术创制水稻红褐色颖壳突变体
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：颖壳颜色在杂交水稻色选机械化制种上具有重要的应用价值。水稻红褐色颖壳基因 RBH1 是一个编码肉桂醇脱氢酶（Cinnamyl alcohol dehydrogenases 2, CAD2）的基因，是木质素合成途径的关键酶，其功能突变会产生红褐色颖壳表型。为了研究红褐色颖壳突变材料在色选机械化制种中的应用价值，本研究采用CRISPR/Cas9 技术敲除了籼稻骨干恢复系‘R498’中的 RBH1 基因，获得了多种不同突变方式的敲除突变材料，所有纯合突变株系的茎秆和颖壳都表现为红褐色，选取其中 3 种突变方式（KO1～KO3）进行进一步研究。相比于野生型‘R498’，敲除植株 KO3 叶片和茎秆中木质素含量显著下降，纤维素和半纤维素显著升高。农艺性状调查结果发现，无转基因成分的 3 个敲除突变株系（KO1～KO3）的株高、穗长、结实率、粒长和千粒重比‘R498’显著降低，但是‘R498’和敲除突变体分别与三系不育系双 1A 的杂交组合 F1的农艺性状无显著差异。虽然敲除突变体自身的多数农艺性状变差，但不影响杂交组合的农艺性状及产量。因此，利用基因编辑技术敲除恢复系材料中的 RBH1 基因产生的红褐色表型，可以运用于杂交水稻色选机械化制种。
关键词： 水稻（Oryza sativa） 肉桂醇脱氢酶 基因编辑 红褐色颖壳
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