首页|靶向敲除棉花GhAGL16高效sgRNA的筛选

靶向敲除棉花GhAGL16高效sgRNA的筛选

扫码查看
[目的]AGL16是棉花MADS-box基因家族中一个重要的转录负调控因子,在抵御干旱和盐胁迫过程中发挥着重要作用。利用病毒介导的基因编辑技术(virus-induced gene editing,VIGE)筛选靶向敲除棉花GhAGL16的sgRNAs,并验证这些sgRNAs的特异性,为定向创制棉花agl16突变体奠定重要基础。[方法]根据在棉花YZ-1 中A亚组和D亚组上实际克隆GhAGL16的基因组序列,预测了 3 个能靶向敲除GhAGL16的sgRNAs;基于棉花叶皱缩病毒(cotton leaf crumple virus,CLCrV)介导的VIGE系统,构建 3 个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体;利用qPCR检测Cas9超表达(Cas9 over-expression,Cas9-OE)植株中Cas9的表达量,确定Cas9是否稳定遗传表达;将3个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体分别转化 Cas9-OE 棉花子叶,并通过 PCR/RE 方法检测 3 个靶点的突变情况;利用生物信息学方法分析 3 个GhAGL16-sgRNAs 的二级结构;对突变植株进行 Hi-TOM 高通量测序,明确基因编辑效率。同时,对转化GhAGL16-sgRNA2的突变植株进行脱靶率鉴定,检测基因编辑的特异性。[结果]成功构建了3个能同时靶向敲除GhAGL16-A亚组和GhAGL16-D亚组序列的sgRNAs。对不同Cas9-OE植株中Cas9表达量检测结果表明,Cas9在不同Cas9-OE棉株中稳定表达。用 3 个CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNAs表达载体转化Cas9-OE棉花子叶,PCR/RE突变检测结果表明,GhAGL16-sgRNA2 可有效用于 GhAGL16的靶向敲除,在棉花 A 亚组和 D 亚组靶位点上出现了不同碱基缺失的突变类型,而 GhAGL16-sgRNA1 和GhAGL16-sgRNA3 是 2 个无效sgRNA。3 个GhAGL16-sgRNAs的二级结构分析结果表明,GhAGL16-sgRNA1 和GhAGL16-sgRNA3可能存在引导序列容易与其他序列发生配对并且不易解链的现象,干扰了引导序列对目标位点的识别,导致sgRNA无效。进一步量化GhAGL16-sgRNA2 对GhAGL16的编辑效率,对每一株转化CLCrV-AtU6-26::GhAGL16-sgRNA2 的Cas9-OE植株突变检测结果表明,在转化的 9 株Cas9-OE植株中有 6 株发生了突变,突变效率为 66。67%。此外,Hi-TOM高通量测序结果表明,GhAGL16-sgRNA2 对GhAGL16的编辑效率为 13。69%—54。42%。脱靶率鉴定结果表明,预测的 4 个潜在脱靶位点都没有发现脱靶现象,说明 GhAGL16-sgRNA2 不仅具有高效的基因编辑效率,而且具有专一的基因编辑特异性。[结论]利用CLCrV介导的VIGE系统转化Cas9-OE棉花筛选获得 1 个能高效敲除GhAGL16的sgRNA,为定向创制棉花agl16突变体提供了理想的sgRNA。

雷建峰、尤扬子、张锦恩、代培红、于莉、杜正阳、李月、刘晓东

展开 >

新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心,乌鲁木齐 830052

新疆农业大学生命科学学院,乌鲁木齐 830052

棉花 GhAGL16 sgRNA 突变体 VIGE 脱靶

国家自然科学基金国家自然科学基金新疆维吾尔自治区自然科学基金自治区高等学校基本科研业务费科研项目新疆农业大学作物学重点学科发展基金新疆农业大学生物学创新团队开放课题新疆维吾尔自治区大学生创新创业训练计划

32301282321604942022D01B23XJEDU2022J007XNCDKY2021002ITB202106S202210758037

2024

相关文献
同作者其他文献同项目成果
中国农业科学
中国农业科学院

中国农业科学

CSTPCD北大核心
影响因子:1.899
ISSN:0578-1752
年,卷(期):2024.57(6)
雷建峰,尤扬子,张锦恩,等.靶向敲除棉花GhAGL16高效sgRNA的筛选[J].中国农业科学,2024,57(6):1023-1033.DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2024.06.001.
  • 37