Plant Communication：植物“基因敲高”新方法改良植物性状

浏览次数：792　发布日期：2023-12-6　来源：本站　仅供参考，谢绝转载，否则责任自负

Plant Communication：李家洋院士团队开发植物“基因敲高”新方法改良植物性状

基因编辑通过精确改良基因组实现变革型育种加速，CRISPR/Cas9技术常用于功能基因的无义突变从而获得功能缺失型突变体。然而许多重要农艺性状的改良需要功能获得型等位基因，使功能基因上调表达，即“基因敲高”。因此在不引入外源基因组片段的前提下，开发通过基因敲除获得基因上调表达的新策略可以拓展现有的基因表达调控工具，为作物遗传改良和种质创新提高有力的技术支撑。

2023年11月09日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队在Plant Communications在线发表题为“Genome editing of 3'UTR-embeded inhibitory region enables to generate gene knock-up alleles in plants”的研究论文。该研究通过对植物功能基因3'非翻译区 (3' untranslated region, 3'UTR)中的负调控区域进行敲除，开发了一种能够增加功能蛋白表达的新方法，并对水稻和拟南芥的3个基因进行改造，获得性状成功改良的植株。

3’UTR区域在真核生物基因转录后调控和蛋白合成中发挥重要作用。因此该研究团队推测通过基因敲除3’UTR负调控元件，从而创制靶标蛋白水平升高和期望植物性状的等位突变体。为了验证该假设，研究团队首先选取水稻中的低温耐受基因OsLTI7，并通过双荧光素酶实验鉴定基因3’UTR上的负调控结合位点。接下来通过CRISPR/Cas9对负调控区域进行靶向编辑获得纯合片段缺失突变体OsLTT7^3'utr，发现突变体的mRNA表达量和蛋白含量显著高于野生型，低温胁迫处理发现OsLTT7^3'utr的存活率显著高于野生型。该实验结果说明，通过敲除OsLTI7基因3’UTR的负调控元件可以增加功能蛋白的富集度和低温耐受性。此外利用该策略成功对水稻矮秆基因OOsSBI和拟南芥盐胁迫耐受基因AtTPPD的“基因敲高”以及提高功能蛋白的相应调控功能。

图1 通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创制基因敲高等位基因来改良植物的性状

因此，本研究通过提供一种无外源基因整合CRISPR/Cas9介导的方法用于在不同物种中实现“基因敲高”提供了育种策略。

—— 参考文献 ——

Hongwen Wang, Dahan Zhang, Mingjiang Chen, et al. Genome editing of 30 UTR-embedded inhibitory region enables generation of gene knock-up alleles in plants[J]. Nature Communications, 2023.

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