硬度是草莓最重要的果实品质性状之一。这种软果实采后保质期在很大程度上受到硬度损失的限制,而细胞壁的分解起着重要作用。先前的研究表明,多聚半乳糖醛酸酶 FaPG1 在草莓软化过程中对果胶的重塑起着关键作用。在本研究中,使用农杆菌传递的 CRISPR/Cas9 系统生成了 FaPG1 敲除草莓植株。获得了 10 个独立品系 cv.“Chandler”,经 PCR 扩增和 T7 内切酶测定确定所有品系均已成功编辑。使用靶向深度测序分析了定向诱变插入和删除率。编辑序列的百分比从 47% 到几乎 100% 不等,其中 7 个选定品系的编辑序列百分比高于 95%。表型分析表明,在所分析的 8 个品系中,有 7 个品系产生的果实明显比对照更坚硬,硬度增加了 33% 到 70%。 FaPG1 编辑程度与果实硬度增加呈正相关。其他果实品质特征(如颜色、可溶性固体、可滴定酸度或花青素含量)的变化很小。编辑后的果实在采后软化率降低,蒸腾水分损失减少,受灰葡萄孢菌接种的损害较小。对四个潜在脱靶位点的分析未发现突变事件。总之,使用 CRISPR/Cas9 系统编辑 FaPG1 基因是提高草莓果实硬度和保质期的有效方法。
从表型上看,编辑植物的营养生长与野生型相似。所选 8 个品系的果实质量参数显示,重量、长度、颜色和硬度均有所变化,具体取决于品系,其中大多数品系的长宽比低于野生型,与对照相比,转基因果实的伸长率较低且更方。此外,几乎所有编辑品系的果实硬度均显著增加,FaPG1 编辑程度与收获时的果实硬度之间存在明显的正相关关系。
