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华中农大赵云德团队开发出高效获得不含转基因元件的CRISPR编辑植株方法

【PDF原文: Programmed self-elimination of the CRISPR/Cas9 construct greatly accelerates the isolation of edited and transgene-free rice plants

近日,Molecuar Plant在线发表了华中农业大学长江学者讲座教授,美国加州大学圣地亚哥分校教授赵云德团队的题为“Programmed self-elimination of the CRISPR/Cas9 construct greatly accelerates the isolation of edited and transgene-free rice plants”的研究论文,该研究利用自杀基因与CRISPR载体融合,开发出高效去除含有Cas9转化事件的新技术,为快速获得无非转基因标记的基因编辑技术的应用提供了新研究策略。


CRISPR/Cas9基因编辑技术操作简单,在作物精准育种上有着重大应用前景。CRISPR技术除了实现定点编辑之外,最大的优势在于可通过自交使T-DNA与编辑位点分离,获得无转基因成分的改良植株。传统方法是通过PCR来鉴定T-DNA,步骤繁琐,工作量大,且易因PCR失败而造成假阴性。因此,如何快速去除突变植株中的cas9表达盒就非常必要。在该团队以前的研究中,通过在在体重添加种子特异启动子驱动的mCherry荧光蛋白标记,可以显著的增加无cas9种子的筛选效率。 


在本研究中,研究人员在CRISPR载体上添加REG2启动子驱动的枯草芽孢杆菌核糖核酸酶BARNASE基因的表达盒,35S驱动的CMS2基因表达盒,BARNASE可以通过降解细胞中的RNA来杀死细胞,而CMS2则可以通过阻碍花粉发育过程中线粒体的功能行使而导致花粉败育。以水稻为转化材料,以水稻的LAZY1基因为靶点进行验证,对T1代植株的基因型鉴定发现,所有的T1代植物都不含有Cas9。而传统CRISPR/Cas9方法产生的T1代植物至少75%的植物含有Cas9。


该实验巧妙设计不仅节省大量人力物力还可以防止转基因事件产生的花粉或者种子释放到环境中。该技术不仅可以应用于水稻,在其他作物中也应当具有广泛的应用前景。但作者指出,该方法不适合于通过dipping的转化方法获得转基因拟南芥。

【PDF原文: Programmed self-elimination of the CRISPR/Cas9 construct greatly accelerates the isolation of edited and transgene-free rice plants

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