。CC-BY-ND 4.0 国际许可,根据 未经同行评审认证)是作者/资助者,他已授予 bioRxiv 永久展示预印本的许可。它是此预印本的版权持有者(此版本于 2020 年 5 月 8 日发布。;https://doi.org/10.1101/2020.05.06.081174 doi:bioRxiv 预印本
摘要 动机:CRISPR/Cas9 技术已被开发为最有效和最广泛使用的基因组编辑工具,用于修改众多植物的基因组,其中双链 DNA 中的 cas9 切割由单个向导 RNA(sgRNA)中包含的 20 个核苷酸序列驱动。然而,使用 CRISPR/Cas9 同时编辑多个目标仍然是该领域的技术挑战(Ma 等人,2014 年)。方法:在本研究中,使用 Golden Gate Assembly 克隆策略生成多个 CRISPR/cas9 编辑结构以用于蓖麻植物。模块化克隆系统使用 IIS 型酶在其识别位点外切割,从而允许有效组装具有兼容突出端的 DNA 片段,从而同时促进多个序列的正确取向(Engler 等人,2014 年)。我们的主要目标是获得一种遗传构建体,允许在同一个质粒载体中表达两个 sgRNA 和 cas9 核酸酶,以便通过农杆菌感染转化蓖麻。选择了两个针对 FAH12 蓖麻羟化酶的 CRISPR 靶标以避免可能的脱靶。这些靶标包含在 sgRNA 中并克隆到 0 级质粒中,每个质粒两侧都有 BsaI 酶的限制位点。Golden Gate 1 级反应包括几个 BsaI 消化和连接循环,将 U6 启动子与两个 sgRNA 分别组装到 1 级质粒中,两侧都有 BpiI 限制位点。同时,cas9 酶在双强 35S 启动子的控制下克隆,随后是来自 0 级质粒的胭脂碱合酶 (nosT) 终止子,包括这些元素,克隆到另一个 1 级质粒中,两侧也有 BpiI 限制位点。然后,用 BpiI 消化所有 1 级元件(U6-sgRNA1、U6-sgRNA2、2x35S-cas9-nosT)时,会出现兼容的突出端,这些突出端可以以正确的顺序和方向组装成 2 级结构。最终结果是 2 级质粒,其中包括 FAH12 羟化酶的 CRISPR/cas9 多重基因组编辑所需的所有元件。该构建体将转移到农杆菌中,以便以后进行蓖麻胚转化。
[4] Smallshaw JE、Richardson JA、Pincus S、Schindler J、Vitetta ES.,“重组蛋白疫苗 RiVax 的临床前毒性和疗效测试
蓖麻是一种重要的工业不可用的油料种子,印度是世界上最大的蓖麻种子生产国,占全球总施法种子生产的85.02%。印度在国际蓖麻子石油贸易中也占主导地位,因为印度是蓖麻油及其衍生品的领先出口国。中国从印度进口蓖麻油,将其转换为衍生品,并将其作为高增值产品出售。通过将蓖麻油转换为各种衍生物,有很大的范围来提高印度的收入。随着世界变得更加环保,随着自然衍生产品的替代合成产品的替代,蓖麻油基衍生物可能会在全球范围内发现越来越有吸引力的市场。主要的蓖麻产生国家是安得拉邦,古吉拉特邦,卡纳塔克邦,奥里萨邦,拉贾斯坦邦和泰米尔纳德邦。古吉拉特邦是印度最大的印度蓖麻生产国,该国蓖麻总生产总量约为85.09%(2019-20)。古吉拉特邦蓖麻的生产力不仅在印度而且在世界上都是最高的。不仅面积和蓖麻的生产,而且其出口也是不断增加的趋势。但是,蓖麻农业人士面临着农作物种植的问题。农民一直在报告生产和营销限制。据报道,投入成本也增加了,主要是在肥料,农药和水上。因此,有必要对古吉拉特邦的问题,前景和出口潜力有所了解。印度政府农业与农民福利部经济和统计局委托我们中心对“古吉拉特邦的蓖麻耕作:问题,前景和出口潜力”进行一项针对州的特定研究。
目的在其他研究中,FAH12 变异导致蓖麻油酸积累减少,表现出高油酸表型(Venegas-Calerón 等人,2016 年)或亚油酸增加(Sánchez Álvarez,2019 年)。在此背景下,继续研究这种酶的作用以更好地了解其在脂肪酸积累中的重要性具有重要意义。我们的主要目标是通过 Golden Gate Assembly(Engler 等人,2014 年)获得独特的遗传结构,该结构允许在同一质粒载体中表达两个 sgRNA 和 cas9 核酸酶,从而导致 FAH12 序列的大缺失,从而改变其在蓖麻植物中的功能。
在蓖麻中,可靠且可重复的体外再生方案已经得到优化。有希望的早期(ICH-1146、ICH-440)和中期(ICH-277)杂交种正在协调试验的不同测试阶段。鉴定出三种在种子产量(>50%)和油含量(>49%)方面均表现优异的实验杂交种。在抗性育种方面,鉴定出一种具有灰霉病抗性的育种系 K-18-1-2,而两种育种系 K-18-162 和 GMM-3 在人工附生条件下对灰霉病表现出中等抗性/耐受性反应。此外,还验证了一个灰霉病抗性的主要 QTL。五种对尖镰孢菌属具有抗性反应的基因型。蓖麻(For)分离株来自 3 个中心,其中两种基因型对叶蝉具有中等抗性,五种基因型对粉虱具有高抗性,一种自交系 K-18-45-1 具有抗蒴果蛀虫性,已鉴定出两种耐旱品系。对变性土保护性农业实践的研究表明,在减少耕作和常规耕作方式下,种子产量相当,而且减少耕作还增加了土壤有机碳含量。蓖麻 + 花生间作系统记录的蓖麻当量产量最高。