近日，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所甘藍育種團隊，通過優(yōu)化PAM序列、表達GRF-GIF融合蛋白等方法提升了甘藍遺傳轉化和CRISPR/Cas9基因編輯效率。利用優(yōu)化的CRISPR/Cas9體系敲除了BoBPM6和BoDMR6兩個基因，創(chuàng)制了具有廣譜抗病性的甘藍新種質。相關成果以“Generation of novel bpm6 and dmr6 mutants with broad-spectrum resistance using a modified CRISPR/Cas9 system in Brassica oleracea”為題發(fā)表在《Journal of Integrative Plant Biology》。

 

　　甘藍是一種在世界各地廣泛栽培的十字花科蕓薹屬蔬菜作物。據(jù)統(tǒng)計，全球甘藍類蔬菜種植面積約377萬公頃，包括甘藍、青花菜和花椰菜等，構成了重要的農(nóng)業(yè)資源。田間病害常會導致作物減產(chǎn)，培育廣譜抗病品種是理想的防控手段。利用CRISPR/Cas9等基因編輯技術敲除感病基因又是目前獲得廣譜抗性較為快速和簡單的途徑。目前，甘藍廣譜抗病品種很少，甘藍的基因編輯效率相較于水稻等模式作物也較低，因此，改良CRISPR/Cas9基因編輯體系并探索創(chuàng)制具有廣譜抗病性的新種質至關重要。

 

　　本研究應用將PAM序列5'-NGG-3‘后一位選擇為'T’的策略，分別構建了單子葉植物水稻和雙子葉植物甘藍的兩種不同載體，并驗證此策略能夠分別提高CRISPR/Cas9基因編輯技術的編輯效率至76.0%和68.7%。隨后在遺傳轉化過程中分別同時表達GRF5-GIF1-GRF5、GRF4-GIF1-GRF4、GRF5、GIF1蛋白，結果表明表達GRF5-GIF1-GRF5融合蛋白顯著提高了55.2%的再生率。應用優(yōu)化的基因編輯及遺傳轉化體系敲除BoBPM6和BoDMR6兩個基因，獲得了bobpm6、bodmr6突變體材料，平均轉化和編輯率分別達到5.5%和62.0%、8.2%和62.5%。人工接種甘藍的三種主要病害枯萎病、黑腐病和根腫病，結果顯示bobpm6能顯著增強對枯萎病、黑腐病的抗性，bodmr6能顯著增強對黑腐病、根腫病的抗性。綜上，該研究應用優(yōu)化后的CRISPR/Cas9技術敲除BoBPM6和BoDMR6基因，創(chuàng)制了具有廣譜抗病性的新種質，為基于基因編輯技術的作物抗病育種提供了依據(jù)。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所/北京農(nóng)學院聯(lián)培碩士生張語倫和已畢業(yè)碩士生劉金暉為該論文的共同第一作者，呂紅豪、張揚勇研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、江蘇省重點研發(fā)計劃、河北省科技計劃等項目資助。此外，本研究還得到了俄羅斯科學與高等教育部資助。

 

　　原文鏈接： https://doi.org/10.1111/jipb.13842