獼猴桃多重高效基因組編輯系統研究取得進展

獼猴桃因其豐富的營養價值和獨特的風味而成為重要的全球性新興水果。 隨著我國及世界獼猴桃產業的發展， 如何快速高效地創制優異特色新種質並培育新品種， 成為制約產業發展的關鍵。 目前， 基於成簇規律間隔短回文重複序列/成簇規律間隔短回文重複序列關聯蛋白（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins， CRISPR/Cas）系統發展起來的CRISPR/Cas9基因組編輯技術已成為作物遺傳改良和基因功能研究的重要工具， 但該系統的工作效率在不同的物種中存在較大的差異。 在獼猴桃中， 目前還沒有成熟可用的基因組編輯系統。

近日， 中國科學院華南植物園博士研究生汪祖鵬在研究員黃宏文、副研究員劉義飛的指導下，

經過前期研究基礎， 建立了一種新的快速高效的成對sgRNA的Cas9雙元表達載體的構建策略， 由此產生了包含4個靶向獼猴桃八氫番茄紅素脫氫酶基因（AcPDS）的sgRNA成對sgRNA/Cas9載體。 與先前的成對sgRNA克隆方法相比， 該策略僅需要合成兩種含sgRNA的引物， 大幅降低了成本。 研究者進一步比較了兩種不同的sgRNA表達盒類型——多順反子tRNA-sgRNA體系(PTG)和傳統CRISPR表達盒， 在獼猴桃中的基因編輯效率。 結果表明， 在獼猴桃中PTG/Cas9系統的靶標突變效率相比傳統的CRISPR/Cas9系統高出近10倍。 該研究還發現， 兩種系統均能成功地誘導由G418抗性愈傷組織再生的獼猴桃幼苗白化表型。 該研究首次在獼猴桃中建立了多重高效的PTG/Cas9基因組編輯系統， 相關研究結果為在其他植物或作物中進行基因組編輯效率的優化提供了借鑒。

相關研究成果發表在植物生物技術領域期刊 Plant Biotechnology Journal 上。 該研究得到了國家自然科學基金、中科院科技服務網路計畫專案（STS）等專案的資助。

圖1.成對sgRNA/Cas9雙元表達載體快速構建策略

圖2.由CRISPR/Cas系統的基因因編輯引起的獼猴桃白化表型