中国农大马男/周晓锋组开发基于CRISPR/Cas9的月季高效基因编辑平台

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

月季（Rosa hybrida）是世界上最重要的观赏和工业原料植物之一，广泛应用于切花、盆花、园林绿化、香料及食药用领域。18世纪，来源于中国的具有连续开花习性的古老月季品种传入欧洲，并与当地品种杂交，由此开启了现代月季的新时代（Raymond et al., 2018）。目前，无论是国际还是国内市场，月季切花产值均占到切花市场总值的1/3以上，位居切花首位。同时，由于月季在花香、花色、花型等方面具有的独特优势，月季已经逐渐成为相关领域研究的模式植物。但是缺乏高效的基因编辑体系，严重制约了月季功能基因组学和分子育种的进展。

JIPB近日在线发表了中国农业大学马男和周晓锋课题组题为“An efficient CRISPR/Cas9 platform for targeted genome editing in rose (Rosa hybrida)”的研究论文（https://doi.org/10.11‍1‍1/jipb‍.‍13421）。该研究建立了基于月季悬浮细胞系进行靶点快速筛选的月季CRISPR/Cas9基因编辑技术平台。

基于CRISPR/Cas9的月季高效基因编辑平台

马男和周晓锋课题组首先建立了稳定的月季悬浮细胞系，可以快速制备大量可供转化的测试材料。在悬浮细胞系中，以GUS为指示，评估了来自拟南芥和月季的10余个启动子活性，选定了活性和后续编辑效率最高的AtU6-29启动子驱动sgRNA。随后，基于已发表的二倍体古老月季‘月月粉（Old Blush）’基因组，对Cas9蛋白进行了密码子优化，构建了pYLCRISPR/Cas9rPubi-H-A (Cas9r + AtU6-29)编辑载体。鉴于月季遗传转化周期较长，课题组在月季悬浮细胞体系中，利用pYLCRISPR/Cas9rPubi-H-A对RhPDS、RhEIN2、RhCAT、RhJAZ和RhH6等基因进行了多个靶点的打靶效率测试，发现同一基因不同靶点的编辑效率存在较大差别。因此，悬浮培养细胞系评价体系可以在稳定转化之前，筛选出高效sgRNA，大大提高了月季基因编辑的效率。

结合课题组前期建立的体细胞胚介导的遗传转化体系（Liu et al., 2021），对月季中乙烯信号途径关键基因EIN2的编辑验证表明(Zhu and Guo, 2008)，编辑效率可以达到82.5%，靶位点附近存在插入、删除、替换等多种编辑类型。EIN2编辑植株花朵开放过程对乙烯的敏感性显著降低。

据此，课题组在月季中开发了以液体悬浮培养细胞系为编辑效率评价平台，优化的pYLCRISPR/Cas9rPubi-H-A载体为依托的月季基因编辑体系，为未来月季功能基因组学研究和分子育种提供了技术支撑。同时，悬浮培养细胞系统也为通过合成生物学和转基因技术生产香水和化妆品原料提供了可能。

马男和周晓锋课题组近年来在月季开放品质调节机制研究中取得了一系列进展，揭示了乙烯、生长素等植物激素参与调节花朵开放的分子机制（Chen et al., Plant Physiology, 2021; Cheng et al., Plant Cell, 2021）以及活性氧代谢影响花瓣衰老的生理机制（Zhang et al., Plant Cell, 2021）。

博士生王成鹏为该论文的第一作者，现工作于山东省农业科学院。马男教授和周晓锋副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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