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基于CRISPR/Cas9系统的OsbHLH116基因编辑及其脱靶效应分析 总被引：2，自引：0，他引：2
以水稻OsbHLH116基因为编辑对象,根据基因编码区序列(CDS)在第一外显子区域设计长度为19bp的sgRNA,化学合成sgRNA的寡核苷酸序列,然后与CRISPR/Cas9系统表达载体pBUN411连接,再用农杆菌介导法获得水稻转基因株系,最后利用酶切和测序相结合的方法对OsbHLH116突变体进行了筛选鉴定和脱靶效应分析。结果表明,所构建的pBUN411-gRNA载体成功实现了对基因OsbHLH116的定向编辑。酶切分析表明在选取的10株T0代转基因苗中得到了6个OsbHLH116突变单株。对6个突变单株进行了TA克隆测序分析,发现了纯合突变、双等位突变和杂合突变3种类型。酶切分析表明2个潜在脱靶位点均未发生脱靶效应。 相似文献
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大豆“冀黄13”突变体筛选及突变体库的建立 总被引：1，自引：0，他引：1
利用甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)、叠氮化钠(sodium azide,NaN3)和N离子束分别诱变处理大豆品种"冀黄13"的种子。经M2选择,M3、M4代验证,共筛选出茎器官突变体15份,叶器官突变体19份,花器官突变体31份,种子器官突变体3份以及成熟期突变体18份,其中有9份突变体属于复合性状的突变,最终获得77份稳定遗传的突变体。通过F2群体的表型分析,确定1份雄性不育突变体和1份黑种皮色突变体的表型均由单隐性基因控制。本研究所获得的突变体和所构建突变体库将为大豆功能基因组学研究和遗传改良奠定基础。 相似文献
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DUFs家族是一类未知功能结构域蛋白家族,转录谱和蛋白谱分析发现,DUFs蛋白在生物的生长和发育中发挥着至关重要的作用,因此对DUFs基因功能的研究将有助于了解生物体复杂的生长发育机制。目前该家族基因功能仍鲜见报道。为了探究水稻(Oryza sativa)OsDUF393(Domains of Unknown Function 393)基因的生物学功能,利用CRISPR/Cas9技术构建了水稻DUFs家族基因OsDUF393的载体,同时利用农杆菌介导的遗传转化将构建的CRISPR/Cas9载体转化水稻品种中花11中,经潮霉素抗性基因鉴定,获得了100株T0代转基因植株。对转基因植株的靶位点进行测序分析后发现有单碱基插入和大片段DNA序列缺失2种类型。通过RT-PCR分析突变体中OsDUF393基因的表达水平,结果表明,目的基因在不同纯合编辑突变体中转录水平均有下降。上述结果表明,CRISPR/Cas9重组载体成功实现了对OsDUF393基因的定向编辑。这些编辑突变体材料为后续该基因功能研究奠定了基础。 相似文献
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CRSPR/Cas9 系统可对植物的内源基因进行有效定点编辑,为获得基因缺失突变体提供了新的方向。本研究在双链结合蛋白（dsRNA-binding protein,DRB）DRB3 和 DRB5 两个基因外显子的保守序列设计 2 个靶点,并构建与 tRNA 串联的双靶点 CRISPR/Cas9 表达载体。通过一次转化,获得了 DRB3 或 DRB5 单独被编辑或同时被编辑的拟南芥突变体 dcl2drb4 转基因 T1 代植株,为研究 DRB3、DRB5 是否参与 DCL4 介导的抗病毒 RNA 沉默通路奠定基础。 相似文献
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一种简便大豆原位转基因方法研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以萌发大豆幼苗顶芽为外植体,经纵切及农杆菌侵染后种植到大田中,转化植株用除草剂进行表型鉴定,存活植株进行PCR验证,并分析目的基因EPSPS在T2代转基因植株中的遗传情况;总计获得草铵膦涂抹表型鉴定阳性T0植株75株,草甘膦喷雾鉴定阳性T1植株65个,PCR测序阳性T1植株6个,PCR测序检测转化效率为0.14%;获得T2代PCR阳性植株52个,初步证明目的基因EPSPS能在子代中遗传;该方法能有效解决基因型依赖及再生植株困难等问题,缩短转化周期,为根癌农杆菌阶段的大豆遗传转化体系的优化与改良提供了参考。 相似文献
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为促进大豆NLP家族基因突变大豆材料的获得及大豆NIN和NLP基因功能的研究,本研究对大豆NIN和NLP基因进行生物信息学分析,通过CRISPR/Cas 9基因编辑技术构建基因敲除载体,并且通过大豆毛根转化实验验证靶点的有效性。结果表明：大豆基因组中一共存在4个NIN基因和10个NLP基因家族成员,这些基因都具有RWP-RK和PB1两个保守结构域。亚细胞定位预测表明所有成员都定位在细胞核中,此外GmNIN1b和GmNIN2a还定位于叶绿体。GmNIN1a/b、GmNIN2a/b、GmNLP2a/b及GmNLP3b在根瘤中的表达量相对较高,推测这些基因可能对结瘤过程具有重要的调控功能。成功构建了NLP4和NLP5两个敲除载体,得到可敲除GmNLP4a/b的3个有效靶点和敲除GmNLP5a/b的2个有效靶点。本研究获得了大豆NIN和NLP基因家族的生物信息学依据和创制GmNLP4a/b和GmNLP5a/b基因突变体的技术依据。 相似文献
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利用CRISPR/Cas9系统定向编辑水稻SD1基因 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】半矮秆水稻品种的选育和应用是水稻育种的最重大成果之一。半矮秆品种大多是半矮秆基因SD1(semi-dwarf1)功能缺失突变体,为了获得sd1突变体,本研究对SD1基因进行了定向编辑。【方法】利用CRISPR/Cas9系统,以SD1基因为靶基因,构建基因编辑载体CRISPR-SD1,用农杆菌介导的方法转化水稻恢复系申繁17和申繁24。【结果】在2个转化受体的T0代均获得了纯合的sd1突变体,并且在T1代株系中分离出了不含转基因序列的植株。2个品种的sd1突变体与各自的野生型相比,株高分别下降了25%左右。【结论】利用CRISPR/Cas9系统可以有效地对目的基因进行编辑,在水稻分子育种领域具有巨大的应用价值。 相似文献
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利用“微创刷”法获得抗草甘膦转基因大豆 总被引：2，自引：0，他引：2
以发芽3 d的大豆成熟种子胚尖生长点为作用点,利用"微创刷"法将抗草甘膦基因(EPSPS)转入绥农22中,对转化植株T1代进行草甘膦筛选,对筛选后的抗性植株进行PCR检测,得到抗草甘膦转基因大豆。同时研究了不同浓度草甘膦对野生型绥农22与抗草甘膦转基因绥农22大豆植株的影响。结果表明:绥农22 T0代成株率为97.38%,对T1代具有草甘膦抗性的植株进行PCR检测,初步证明EPSPS基因成功转入大豆中,T1代转化效率为6.20%;对野生型绥农22与"微创刷"法获得的转基因绥农22大豆在不同浓度草甘膦进行相关生理指标测定,抗草甘膦转基因绥农22大豆在不同浓度草甘膦作用下叶片叶绿素含量指数、光合速率高于野生型绥农22大豆,莽草酸含量低于野生型绥农22大豆,进一步证明了大豆抗性植株对草甘膦的抗性。 相似文献
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异源四倍体油菜含有大量多拷贝基因及冗余基因,难以通过T-DNA插入、物理及化学诱变等常规突变体库创制方法发掘功能基因。为开发适应于油菜的简单高效的突变体库创制方法,本研究通过滚环复制方法构建了甘蓝型油菜的花序lhRNAi文库,并对这种新型的干扰文库进行质量评估;然后将该花序lhRNAi文库对甘蓝型油菜进行遗传转化,获得763株T0植株,从中鉴定分离出74株具有可见表型变异的花发育相关突变体,包括花瓣减少、形状异常,柱头卷曲,雄蕊退化萎缩,雄性不育（不能产生花粉）、死蕾或花蕾闭合等。说明通过滚环复制介导的lihRNAi文库的构建方法可以成功应用到油菜中,这将为油菜花序发育相关基因功能的研究提供重要的研究平台。 相似文献
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Xiaojing Liu Jiangtao Yang Yaya Song Xiaochun Zhang Xujing Wang Zhixing Wang 《作物学报(英文版)》2022,(2):577-581
CRISPR-Cas9 is a common tool for gene editing, and appropriate sg RNAs are the key factor for successful editing. In this study, the effect of sg RNA length and number on editing efficiency was analyzed in rice using CYP81 A6 as the target gene. A series of CRISPR-Cas9 plant expression vectors containing single sg RNAs with different lengths(17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 nt) or two sg RNAs were constructed and introduced into rice cultivar Zhonghua11 by Agrobacterium-mediated transformation. Analysis of the editing status of 1283 transgenic rice plants showed that 371 were successfully edited with base preference.Single A or T insertions were the most frequent among the six edited types. The editing efficiency of transgenic rice with two sg RNAs was higher than that with a single sg RNA. Editing efficiency and sg RNA length showed a normal distribution with 20 nt sg RNA(25%) being the most efficient. The editing efficiency decreased slightly with decreases of 1–2 bases(19 nt 20%, 18 nt 21%), but decreased significantly with a decrease of 3 bases(17 nt 4.5%). Editing efficiency was significantly reduced by adding 1 to 3 bases(21 nt 16.8%, 22 nt 13%, 23 nt 13%) to the sg RNA. These results provide data for successful gene editing or rice by CRISPR-Cas9. 相似文献
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Peter M. Rogowsky 《Potato Research》2017,60(3-4):353-360
CRISPR-Cas technology has raised considerable interest among plant scientists, both in basic science and in plant breeding. Presently, the generation of random mutations at a predetermined site of the genome is well mastered, just like the targeted insertion of transgenes, although both remain restricted to species or genotypes amenable for plant transformation. On the other hand, true genome editing, i.e. the deliberate replacement of one or several nucleotides of the genome in a predetermined fashion, is limited to some rather particular examples that generally concern genes allowing positive selection, for example tolerance to herbicides. Therefore, further technological developments are necessary to fully exploit the potential of genome editing in enlarging the gene pool beyond the natural variability available in a given species. In principle, the technology can be applied to any quality related, agronomical or ecological trait, under the condition of upstream knowledge on the genes to be targeted and the precise modifications necessary to improve alleles. Published proof of concepts concern a wide range of agronomical traits, the most frequent being disease resistance, herbicide tolerance and the biochemical composition of harvested products. The regulatory status of the plants obtained by CRISPR-Cas technology raises numerous questions, in particular with regard to the plants that carry in their genomes the punctual modifications caused by the presence of the Cas9 nuclease but not the nuclease itself. Without clarification by the competent authorities, CRISPR-Cas technology would continue to be a powerful tool in functional genomics, but its potential in plant breeding would remain untapped. 相似文献
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Gene targeting using the Agrobacterium tumefaciens-mediated CRISPR-Cas system in rice 总被引：8，自引：0，他引：8
Background
The type II clustered, regularly interspaced, short palindromic repeat (CRISPR)/ CRISPR-associated protein 9 (Cas9) system is a novel molecular tool for site-specific genome modification. The CRISPR-Cas9 system was recently introduced into plants by transient or stable transformation.Findings
Here, we report gene targeting in rice via the Agrobacterium tumefaciens-mediated CRISPR-Cas9 system. Three 20-nt CRISPR RNAs were designed to pair with diverse sites followed by the protospacer adjacent motif (PAM) of the rice herbicide resistance gene BEL. After integrating the single-guide RNA (sgRNA) and Cas9 cassette in a single binary vector, transgenic rice plants harboring sgRNA:Cas9 were generated by A. tumefaciens-mediated stable transformation. By analyzing the targeting site on the genome of corresponding transgenic plants, the mutations were determined. The mutagenesis efficiency was varied from ~2% to ~16%. Furthermore, phenotypic analysis revealed that the biallelic mutated transgenic plant was sensitive to bentazon.Conclusions
Our results indicate that the agricultural trait could be purposely modified by sgRNA:Cas9-induced gene targeting. CRISPR-Cas9 system could be exploited as a powerful tool for trait improvements in crop breeding. 相似文献15.
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【目的】将栽培稻品种恢复为米质优、抗逆性强的红稻具有较大的研究价值。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,编辑原花青素转录调节因子Rc基因,恢复红种皮特性,以改良水稻米质,提升抗逆性。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以Rc为靶基因,构建突变载体p YLCRISPR/Cas9-Rc-g RNA,以空育180、上育453为材料,转化获得转基因植株,通过测序手段和表型观察验证成果。【结果】分子水平检测获得Rc突变材料2种,其中KY-1在1414―1417bp缺失4个碱基,终止子突变为苯丙氨酸;SY-1在1411bp处缺失1个碱基,终止子突变为天冬氨酸。2种编辑材料均恢复为红米表型,且具有一定耐盐碱能力。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功获得恢复红种皮表型的纯合株系,为红米改良提供基础材料。 相似文献
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【目的】培育抗除草剂品种在水稻育种中具有重要意义。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,以黑龙江优质粳稻品种为材料,编辑乙酰乳酸合酶ALS基因,创制具有抗除草剂特性的水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以乙酰乳酸合酶ALS为靶基因,构建单碱基突变载体pH-nCas9-PBE-ALS,以松粳22、龙粳46和绥粳18为转化材料,利用农杆菌介导转化获得转基因植株,通过对转基因植株的突变位点进行测序结合除草剂喷施试验,鉴定基因型及表型。【结果】经分子水平检测验证,获得ALSS627N突变植株10株,ALSS627N且1884G-A但第628位氨基酸未改变突变植株1株,ALSS627N/G628E突变植株1株。相较于野生型,以上三类突变植株均具有较强抗除草剂特性。【结论】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得具有抗除草剂特性,能够稳定遗传,不含转基因标记的纯合株系,可为抗除草剂水稻育种提供基础材料。 相似文献
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利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]CRISPR/Cas9 基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑,以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。[方法]利用 CRISPR/Cas9基因编辑技术,以 Pita、Pi21 和 ERF922 为靶基因,构建共编辑载体 pC1300-2×35S::Cas9-g^Pita-g^Pi21-g^ERF922 ,用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014,筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。[结果]在T0代转基因株系中,Pita、Pi21和ERF922 突变频率分别为 75%、85%和 65%,突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含 T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代,并从中获得 Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明,与野生型相比,突变株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此,我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。[结论]利用 CRISPR/Cas9 技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系,为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。 相似文献
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利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性 总被引：2，自引：1，他引：2
【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑，以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，以Pita、Pi21和ERF922为靶基因，构建共编辑载体pC1300-2×35S::Cas9-gPita-gPi21-gERF922 ，用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014，筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。【结果】在T0代转基因株系中，Pita、Pi21和ERF922突变频率分别为75%、85%和65%，突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代，并从中获得Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明，与野生型相比，突变株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此，我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系，为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。 相似文献