Hortic Res | 南京农业大学在梨基因编辑方面取得新进展

CRISPR/Cas介导的基因编辑技术已被广泛应用于植物及农作物的基因功能研究和分子育种，但由于木本植物基因组杂合度高、组织培养和稳定遗传转化困难等原因，其在梨等木本果树作物上仍未得到较好的开发和应用，在一定程度上限制了梨相关基因功能的研究以及精准遗传改良和种质创新。

近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）南京农业大学题为Highly efficient CRISPR systems for loss-of-function and gain-of-function research in pear calli 的研究论文。

该研究通过稳定转化梨愈伤组织，对四种不同的CRISPR/Cas9基因编辑系统进行比较，筛选出在梨中编辑效率可高达100%的系统。进一步利用建立的梨愈伤组织高效基因编辑系统对梨花青苷生物合成相关转录因子、以及石细胞的木质素生物合成调控基因进行了成功的单基因或多基因敲除，为梨目标基因的功能验证提供了新的途径和证据（图1）。

在此基础上，该研究以CRISPR-Act3.0为基本骨架，在梨中构建了基于CRISPR/dCas9的基因转录激活系统（CRISPRa），成功地对花青苷生物合成的重要基因PybZIPa、PyMYB114、PyMYB10、PybHLH3、PyDFR、PyANS和PyUFGT进行了单基因或多基因激活，激活倍数最高可达40倍左右。对CRISPRa系统介导的单基因（PybZIPa），双基因（PyMYB114和PybHLH3），三基因（PyDFR、PyANS和PyUFGT），表达水平上调的梨愈伤组织进行了花青苷表型鉴定，结果显示花青苷积累显著增加，与预期相符（图2）。这表明利用基因编辑系统进行的基因转录激活可以获得多个目的基因同时过表达的效果，是验证基因功能的又一新方法；同时，也为利用基因编辑技术创制新种质提供了新思路。

综上所述，该研究率先在梨中构建了一个高效的CRISPR/Cas9基因编辑和CRISPRa基因转录激活体系，并且成功运用于梨果实花青苷和木质素的生物合成途径研究，得到与预期基因功能缺失和基因功能获得相符合的表型，为梨的基因功能研究提供了更高效的途径，并为梨分子育种和种质创新提供技术支撑和新思路。

南京农业大学园艺学院博士研究生明美玲为第一作者，南京农业大学吴俊教授和美国马里兰大学Yiping Qi教授为该论文共同通讯作者。本项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家梨产业技术体系、江苏省梨产业技术体系专项资金、国家级大学生创新训练项目以及美国国家科学基金的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac148

转自：植物科学SCI

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