CRISPR/Cas9-опосредованный мультиплексный мультиаллельный мутагенез генов, расположенных на субгеномах A, B и R гексаплоидной тритикале — Пресс-центр

Дата:

 

Пресс-центр / новости / Наука /

Наличие нескольких наборов хромосом у полиплоидных видов растений представляет собой серьезную проблему для применения систем редактирования генов и геномов. Разработан эффективный CRISPR/Cas9-опосредованный мутагенез нескольких генов гексаплоидного тритикале. Тритикале (× Triticosecale) представляет собой гибрид ржи (Secale) и пшеницы (Triticum), геном которого состоит из трех субгеномов (AA, BB и RR). Четыре гена (GBSSI, SSIIa, ISAI и RSR1) участвующих в биосинтезе крахмала в зерне были выбраны в качестве мишеней для геномного редактирования. Чтобы обеспечить эффективный сайт-направленный мутагенез во всех субгеномах для каждого гена-мишени подобрали три направляющих РНК (sgRNA)(рис. 1а). Для одновременного редактирования 36 генетических локусов (три sgRNA × четыре гена × три субгенома), сконструировали экспрессионную кассету в виде массива из двенадцати sgRNA (рис. 1b) и трансформировали регенерирующие ткани тритикале с помощью генной пушки.

Генотипирование растений-регенерантов с помощью NGS и HRFA показало, что эффективность редактирования генов (инделы по крайней мере в одном генетическом локусе) составила 43-46% в двух коммерческих сортах (рис. 1c,d). Редактирующая способность двенадцати sgRNA различалась: два генетических локуса не удалось редактировать, в то время как эффективность мутагенеза остальных варьировала от 2 до 27% (рис. 1e), при этом явных различий в эффективности редактирования между локусами субгеномов A, B и R тритикале не наблюдали (рис. 1f). Большинство индуцированных мутаций представляли собой незначительные делеции (1-4 нуклеотида), тем не менее большие делеции (до 283 нуклеотидов) были обнаружены между соседними целевыми сайтами (рис. 1h) у различных мутантов. Это указывает на способность нуклеазы Cas9, оптимизированной для пшеницы, разрезать хромосомные фрагменты не только в субгеномах AA и BB, но также в сегментах субгенома ржи RR. Максимальное число индел-сайтов (21 отредактированный локус в трех субгеномах благодаря активности десяти sgRNA) выявили у растения D34 (рис. 1h).

Для каждого из генов-мишеней идентифицированы гомозиготные сублинии Т1, несущие все шесть модифицированных аллелей трех субгеномов (рис. 1g). Зерна первичного мутанта 19B несущего моно- и биаллельные мутации в трех субгеномных копиях гена гранулированной синтазы крахмала GBSS демонстрировали нокаутный фенотип, характерный для семян со значительным снижением содержания амилозы (рис. 1j).

Разработанная система CRISPR/Cas9-опосредованного редактирования генома тритикале, обеспечивающая редактирование одиночных и множественных геномных последовательностей, позволит ускорить создание новых селекционных форм, а также поможет сократить трудоемкое и долговременное пирамидирование желаемых аллелей/признаков при получении перспективных линий с новыми мутациями, обеспечивающими изменение состава и качества крахмала в зерне.
Работа опубликована в журнале Plant Cell Reports.

Источник

Поделиться:

spot_img

Популярное

Читайте также
Related

Вирусы отдельно, бактерии отдельно

Вирусы отдельно, бактерии отдельно Источник

Skoda представила обновленную Octavia

Skoda представила обновленную Octavia Источник

Врач перечислила продукты, употребление которых может снизить уровень холестерина

Врач объяснила, что после 40 лет уровень холестерина ЛПНП...

Россиянам объяснили, стоит ли сейчас забирать деньги из банка 22.05.2024

​ Хотя у хранения средств в наличных есть преимущества, здесь...