湖北地黄CRISPR/Cas9基因编辑体系的建立

湖北地黄(Rehmannia henryi)是一种具有重要价值的药用植物,其基因编辑研究还未见报道。为建立湖北地黄基因编辑体系,克隆了类胡萝卜素合成途径中八氢番茄红素脱氢酶(PDS)的编码基因,并构建RhPDS1基因的CRISPR/Cas9载体,以根癌农杆菌介导法转化湖北地黄基因组。结果表明,RhPDS1转录本含1764 bp的开放阅读框(ORF),其推测的氨基酸序列具有八氢番茄红素脱氢酶的典型结构域。RhPDS1基因在蕾、花和嫩叶中的相对表达量较高。利用基因编辑获得3个具有白化表型的再生株系,白化苗分化率为3.7%。测序结果表明,3个突变体属于2个基因编辑事件,靶点序列分别为1 bp或/和5 bp碱基缺失,造成移码突变。白化苗突变体的叶绿素和类胡萝卜素含量极显著低于野生型,RhPDS1基因的表达量也显著下降。综上,该研究克隆了RhPDS1基因,并利用CRISPR/Cas9技术实现了对RhPDS1基因的靶向敲除,为湖北地黄的功能基因组学研究和野生驯化奠定了技术基础。