Hortic Res | 南昌大学朱友林教授研究团队在芦笋基因编辑方面取得新进展

芦笋（Asparagus officinalis L.）是一种多年生的宿根性草本植物，嫩茎供食用，质嫩味美，营养丰富，被誉为“蔬菜之王”。由于其多年生的生长习性与雌雄异株的繁殖特性，且以动态的嫩茎为主要收获对象，通过传统育种方法遗传改良和修饰芦笋性状既困难又耗时。近几年兴起的CRISPR/Cas9基因编辑技术已成为农作物基因功能研究与分子育种的重要工具，但在芦笋中的应用未见报道。

2023年6月，Horticulture Research上线了（Advance Access）南昌大学朱友林教授团队题为 Manipulation of plant height in garden asparagus (Asparagus officinalis L.) through CRISPR/Cas9-mediated aspSPL14 allele editing 的研究论文。该研究首次在芦笋中建立了基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑体系，并对芦笋aspSPL14基因进行定点突变获得了半矮杆芦笋突变体材料。

该研究克隆了芦笋内源U6启动子pAspU6用于驱动sgRNA表达，构建了一种芦笋CRISPR/Cas9基因编辑系统pAspU6-SpCas9。选择雌性抑制基因SOFF、雄性特异基因aspTDF1与株型控制基因aspSPL14（水稻理想株型基因IPA1的同源基因）作为靶基因，共设计了4条sgRNA，对农杆菌介导转化产生的转基因芦笋胚性愈伤组织进行测序分析，发现4个靶位点均发生了有效编辑，其编辑频率在57.14%至78.13%之间。随后，抗性愈伤组织经诱导分化和再生成苗，获得了芦笋aspSPL14基因编辑T0代植株25株，经PCR产物与TA克隆测序分析，共产生了包括纯合突变体、双等位突变体、杂合突变体和嵌合突变体等在内的18个突变体植株，突变类型主要为少数几个碱基的插入或者缺失。表型观察发现aspSPL14的T0代缺失突变体在生长的不同阶段均呈现出株高变矮的表型。pAspU6-SpCas9基因编辑系统在芦笋中的高效应用将加快芦笋功能基因组学的研究，为芦笋的育种与改良提供了有力的工具。

图 在芦笋中利用pAspU6-SpCas9基因编辑系统对aspSPL14进行靶向突变

南昌大学博士研究生周劲松和南昌大学生命科学学院贺热情讲师为论文共同第一作者。南昌大学生命科学学院朱友林教授与王东教授为该论文共同通讯作者。江西省农业科学院蔬菜花卉研究所陈光宇研究员为本研究提供了指导与宝贵的意见，刘晓京硕士和张冰冰助理研究员参与了本研究工作。本研究得到国家自然科学基金项目（31960433与31860562）和江西省自然科学基金重点项目（20171ACB20001）的资助。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad096

转自：“园艺研究”微信公众号

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