利用CRISPR/Cas9技术构建草莓抗镶脉病毒植株体系的研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacky899
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草莓(Fragariaxananassa. Duch.)是蔷薇科草莓属多年生草本植物,其果实含高浓度的类黄酮化合物,具有重要的保健功能和显著的经济价值,因此倍受消费者和种植者的喜爱。在草莓的生产过程中,为了保持优良品种的经济性状,其主要采用匍匐茎埋压及分株等营养繁殖技术繁育种苗,这导致了病毒病的不断的积累和传播,危害也日趋严重。目前,利用生物技术手段获得草莓脱毒苗或抗病毒苗是避免病毒危害的唯一的有效途径。然而,由于草莓脱毒苗仍然不具有对病毒的强免疫力,栽培过程中依然会发生高频率感染的可能性,所以需要定期重新培育和更换脱毒苗,这给生产上带来了极大的不便,同时也造成了成本的增加。因此,利用生物技术直接培育抗病毒的草莓苗来抵抗病毒的危害,具有较大的现实意义和应用价值。CRISPR/Cas9技术是自2013年兴起的一种高效简便的基因组编辑技术,目前已在动植物中得到广泛应用。它主要是基于细菌的一种获得性免疫系统改造而成,由于其可用于对DNA进行定点编辑,并且可以同时作用于多个靶位点,同时编辑多个基因,较常规转基因方法具有明显优势,且沉默效果更加彻底,因此越来越多的研究人员对其产生了浓厚兴趣。本研究以‘红颜’草莓(Benihoppe),质粒pX330、pCAMBIA1302、pUC19为材料,通过DNA重组技术成功构建了可以在植物上使用的CRISPR/Cas9载体,并以栽培草莓的PDS因为靶位点,对构建的CRISPR/Cas9载体进行了初步的验证,同时分别构建了可作用于SVBV病毒ORFIV序列和同时作用于ORFIV、ORFVI序列的‘红颜’草莓转基因植株体系。主要研究内容和结果如下:1.以质粒pX330、pCAMBIA1302、pUC19为材料,采用DNA重组技术构建CRISPR/Cas9载体。结果表明:Cas9序列通过重组已成功替换了pCAMBIA1302中mgfp序列,重组质粒构建成功,简写为pCC;sgRNA序列成功接入了pUC19的多克隆位点区,重组质粒简写为pSG,pCC和pSG共同组成了CRISPR/Cas9载体的两个基本载体。2.选取‘红颜’草莓PDS因为靶位点,构建CRISPR/Cas9载体,通过农杆菌介导法转化‘红颜’草莓叶片,建立起草莓CRISPR/Cas9技术应用的遗传转化体系。结果表明:作用于PDS基因靶位点的CRISPR/Cas9载体构建成功,转化后在愈伤组织中能够检测到PDS基因靶位点内及邻近区域的核苷酸突变,但未检测到核苷酸的缺失和插入。建立的草莓CRISPR/Cas9技术应用的遗传转化体系为:叶片预培养3天;使用OD600=0.1的农杆菌GV3101悬浮液侵染叶盘组织20分钟;在含100μM乙酰丁香酮和50μM硫辛酸的共培养基上培养2天;转入含100μM井冈霉素A、250mg/L特美汀、250mg/L头孢噻圬的延迟培养基上培养6天;在含250mg/L特美汀、250mg/L羧苄青霉素、5mg/L潮霉素的筛选培养上进行选择培养,之后逐渐提高潮霉素的浓度至10mg/L。3.选取SVBV病毒的ORF IV和ORF VI序列为靶位点,分别构建作用于ORFⅣ和同时作用于ORF IV和ORF VI的CRISPR/Cas9载体,通过农杆菌介导法转化‘红颜’草莓叶片。结果表明:相关CRISPR/Cas9载体构建成功,转化后经PCR和测序鉴定,得到只作用于SVBV病毒ORF IV靶位点的转基因苗6株,同时作用于SVBV病毒ORF IV和ORF VI靶位点的转基因苗5株。
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