基因编辑技术在农业种质资源上的应用

基因编辑是对生物基因组的特定位点进行精准操作,以实现DNA片段定点删除、插入或者单碱基突变的技术。该技术突破了传统农业育种性状改良的瓶颈,能够创制出多种动植物全新种质。尤其是其中的CRISPR/Cas9技术,以其操作简便、高效率、多靶标、通用性等优势成为当前主流的应用技术,将给农业种业带来革命。为抢占未来种业种质创新和育种制高点,我国应采取积极应对措施,努力提高此技术的效率与精准性,积极制定相应的法律、法规。

水稻中水杨酸和茉莉酸特异诱导蛋白激酶基因OsSJMK1的分离和鉴定(英文)

裂原激活蛋白激酶(MAPK)级联系统负责把接受自胞外或胞内的信号进一步传递和放大而最终作用于特异的转录因子,从而启动或调控基因的表达。MAPK信号级联系统在细胞分裂、分化、生物胁迫和非生物胁迫等多种信号传递途径中起着十分重要的作用。该文以一个茉莉酸(JA)诱导的表达序列为基础,在水稻中分离到了一个裂原激活蛋白激酶基因OsSJMK1的全长cDNA。序列比较分析表明该基因编码498个氨基酸,蛋白质等电点为8.43,包括完整的MAPK家族的蛋白激酶结构域。OsSJMK1与所有物种的MAPK一样包括蛋白激酶的全部11个次级结构域,在VII和VIII次级结构域间一个双磷酸化位点;该位点苏氨酸(T)和酪氨酸(Y)残基之间为天冬氨酸(D),而不是其他MAPK中常见的谷氨酸(E)、脯氨酸(P)或甘氨酸(G)。除了典型的MAPK激酶功能域外,在羧基端还有一段长约150个氨基酸残基的可能参与蛋白互作的结构域。以上这些结构特征表明OsSJMK1属于植物中第V类MAPK家族成员。蛋白激酶结构域序列比较表明OsSJMK1与报道的稻瘟病菌和机械伤害诱导的BWMK1的序列相似性高达81%,而且基因内含子和外显子的组成也非常相似,属于同一亚类,但在蛋白质序列的C端差异却很大。与BWMK1不同,OsSJMK1的表达不受伤害诱导,而受稻瘟病轻微诱导,但在JA和SA(水杨酸)处理早期表达量却迅速升高。在JA处理后1h,OsSJMK1转录水平升高到最大,而12h后回落到处理前的本底水平;在SA处理后30min转录水平就开始上升,2h达到最高值,而随后开始下降到处理前的本底水平。SA类似物BTH也能诱导OsSJMK1的表达。其他一些激素处理(如ABA)和非生物胁迫(如干旱、盐胁迫)都不对基因的表达产生任何影响,而且在植物大部分组织中的表达量都非常低。这些结果说明OsSJMK1可能特异性的参与JA和SA介导的防卫反应。

中国科学家发现胞嘧啶单碱基编辑工具存在基因组范围的脱靶

基于CRISPR-Cas的单碱基编辑工具是近2年基因组编辑技术的重大突破之一,已经在人类(Homosapiens)细胞和动植物中得到了验证与应用。最近,中国科学家分析了胞嘧啶编辑器(CBE) BE3和HF1-BE3,以及腺嘌呤编辑器(ABE)等单碱基编辑工具在水稻(Oryza sativa)中的脱靶现象,发现BE3和HF1-BE3两个CBE在全基因组范围内存在脱靶编辑,而ABE则没有脱靶现象。这一发现对单碱基编辑工具的应用和进一步改进具有重要意义。

植物CRISPR基因组编辑技术的新进展

在过去的4年中,CRISPR/Cas9基因组编辑技术成为生命科学领域的革命性工具,为植物学基础研究和农作物遗传改良提供了高效、快速而又廉价的遗传操作工具。利用CRISPR/Cas9系统可以实现精准的knock-out和knock-in等遗传操作,也可用于靶向激活或抑制基因的表达。在CRISPR/Cas9被广泛地用于基因组编辑的同时,它的编辑能力、效率和精确度也在不断地改进和完善,特别是CRISPR/Cpf1系统的发掘和单碱基编辑技术的创建,使CRISPR系统正逐步成为一个理想的遗传工程技术平台。此外,利用CRISPR/Cas9技术改良的农作物品种也已经涌现,这必将推动精准基因组编辑技术在农作物遗传改良中的应用和发展。

10828条籼稻全长cDNA的分离和注释

全长cDNA对基因组学和蛋白质组学研究有着非常重要的价值.以分离籼稻基因组全长cDNA为目标,从优良的籼稻恢复系明恢63中分离到10828条非冗余的全长cDNA,其中780条是新的水稻表达序列.所得到的全长cDNA至少满足以下两个条件之一:(i)5’端序列包含粳稻日本晴的全长cDNA所预测的完整的ORF(9078条);(ii)包含同源蛋白质对应的完整N末端编码序列(6543条).在分离到的全长cDNA中,53%的序列比报道的粳稻全长cDNA有更长的5’端非翻译区(5’UTR);90.28%(9776条)的序列能定位到粳稻基因组序列上,92.78%(10046条)的序列可以定位到籼稻基因组序列上;8216条序列能与日本晴的全长cDNA序列定位到粳稻基因组序列的同一位置上,籼粳间cDNA序列的平均相似性为99.2%;90%以上的全长cDNA能进行GO (gene ontology)分类.在780条新的cDNA中,60%以上的找不到任何同源蛋白序列.