利用CRISPRCas9技术选育马铃薯低龙葵素、抗低温糖化和支链淀粉高的新品系

利用CRISPR/Cas9技术选育马铃薯低龙葵素、抗低温糖化和支链

淀粉高的新品系

近年来,基因编辑技术CRISPR/Cas9在动植物中广泛应用。在本试验中,利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,以马铃薯龙葵素合成关键基因甾醇侧链还原酶2基因(St SSR2)、低温糖化中起关键作用的酸性液泡转化酶基因(VInv)和直链淀粉合成相关的颗粒结合型淀粉合成酶基因(GBSS I)作为基因组编辑的靶基因。

以大西洋和克新一号为试验材料,通过土壤农杆菌转化转化株系,实现对靶基因的敲除,共获得16个line龙葵素含量低、抗低温糖化或支链淀粉含量高的马铃薯新品系。得到以下结论:1)将多个sgRNA进行串联并不影响基因组编辑的效率,sgRNA的排列顺序与基因编辑的效率没有显著关系,而与靶序列的特异性关系明显;2)St SSR 2(Sterol Side Chain Reductase 2)基因突变会引起龙葵素含量的降低;3)在低温储藏的条件下,敲除了VInv(Vacuolar Acid Invertase gene)基因还原糖的含量依然显著降低(不包含蔗糖);4)GBSS I(Granule-Bound Starch Synthase)基因四个等位基因完全突变,支链淀粉的比例显著增加,最高达到99%以上。

在表型上,基因敲除的株系在生理指标、块茎产量上没有明显变化。本研究说明CRISPR/Cas9技术可作为新的育种方法对马铃薯进行高效的多基因编辑,并能够快速培育出多个性状显著改良的新品系(种)。

基因组编辑为马铃薯育种提供了新技术、新思路和广阔的前景。