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棉花是世界上主要的纤维作物,也是许多生物学过程研究中的模式系统。因此,提高棉花产量和纤维品质以及改良其他重要性状一直是研究中的重中之重。近年来,棉花基因组学研究发展迅速,锌指核酸内切酶(ZFN)、类转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)以及最新的聚集的规律插入间隔回文重复(CRISPR/cas9)等一系列人工核酸内切酶已经成功应用到多个物种的基因组编辑上。基因编辑系统可以切割特定的靶序列,在靶位点处造成双链断裂(DSBs),形成位点特异的DNA序列修饰。基因组修饰类型包括序列的插入和缺失,非同源末端连接(NHEJ)引起的突变以及同源重组(HR)序列校正引起的突变。许多研究者利用CRISPR/cas9系统在多种生物体中进行定点突变,探索并阐明基因的功能。然而,目前还没有文章揭示基因组编辑技术在棉花上的应用。在本研究中,我们利用CRISPR/cas9系统对亚洲棉(Gossypium arboreum)的多个靶标基因进行定点突变,选定的3个靶标基因分别为:着丝粒形成相关基因CENH3、染色体凝缩配对相关基因RAD21以及多数真核细胞染色体交叉互换(CO)过程必需的基因DMC1。我们利用巢式PCR技术对多个sgRNA表达盒进行快速扩增,通过Golden Gate克隆法将多个sgRNA表达盒一次性组装到CRISPR/Cas9双元载体上。利用CRISPR/cas9系统,我们对棉花中靶基因的3个靶位点进行编辑,将成熟的表达载体转入棉花原生质体中进行瞬时表达,利用PCR扩增检测靶位点处DNA的断裂。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳观察我们发现CENH3基因有小的目标条带出现,该结果证明基因CENH3中已成功形成突变。但是,我们只在基因CENH3中中观察到了突变,基因RAD21和基因DMC中没有形成有效突变。我们推测形成的CENH3突变将会扰乱减数分裂的正常进行。本研究不仅证明了CRISPR/cas9系统可以对棉花基因组进行有效编辑,也为丰富棉花基因组学知识体系做出了一定的贡献。