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本研究主要针对普通小麦(Triticum aestivum) 中CRISPR-Cas12a系统编辑效率低的问题,提出并验证了一种高效的基因编辑策略。通过顶端分生组织(Shoot Apical Meristem, SAM)递送结合温度优化与内含子优化的Cas12a变体,显著提高了小麦中Cas12a介导的基因编辑效率。
主要研究方法
构建Cas12a表达载体:针对小麦基因TaPDS设计crRNA。
SAM递送与温度优化:通过biolistic方法将载体递送至SAM,并在递送后进行不同温度(22°C、26°C、30°C、34°C)培养。
Cas12a变体比较:测试野生型LbCas12a、ttLbCas12a、LbCas12a-RRV及其内含子优化版本。
多目标验证:在多个小麦基因(Ta-TS60-A、Ta-TS112-A等)上进行编辑验证。
品种适应性测试:在三个不同小麦品种(Fielder、WL711、Corrigin)中验证方法的通用性。
关键发现
30°C培养显著提升编辑效率:递送后30°C培养7天,编辑效率最高,且不影响植株存活。
内含子优化的Cas12a变体编辑效率更高:比非内含子版本高出2倍以上。
方法适用于多个小麦基因和品种:证明该方法具有较好的通用性和可重复性。
可实现多拷贝基因同时编辑:成功在小麦六倍体基因组中同时编辑多个等位基因。
研究意义
该研究为小麦基因编辑提供了一种高效、通用、无需组织培养的新方法,尤其适用于难以转化的小麦品种,为小麦功能基因组学和育种研究提供了有力工具。
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