植物线粒体基因组编辑研究进展

线粒体是真核生物细胞内的半自主细胞器,具有自身的基因组(mtDNA),在生命活动中扮演重要角色。人类mtDNA突变与多种遗传疾病相关,而在植物中mtDNA高频重组产生的ORF基因常常与植株雄性不育表型相关。随着基因编辑技术的迅速发展,mtDNA编辑技术为研究和治疗线粒体疾病提供了有力工具。得益于mtDNA编辑工具的丰富,线粒体编辑技术也被广泛应用于植物线粒体基因组功能基因以及未知序列的研究中。相较于核基因组编辑,针对mtDNA编辑仍然面临一些限制因素。本文总结了mtDNA编辑技术的发展和研究现状,以及在植物领域利用这些编辑技术对mtDNA进行的研究进展,展望了在植物线粒体研究中的mtDNA编辑技术潜在优化思路以及应用潜力。

mitoTALENs植物线粒体基因编辑载体的构建方法

【目的】mitoTALENs植物线粒体基因编辑技术能够高效地实现线粒体基因的敲除,进而有效实现线粒体基因功能的研究,但mitoTALENs载体构建过程非常的繁琐复杂且目前仍没有较为系统完整的载体构建方法作为参考。为解决这个问题,结合前人已发表的及本实验室摸索出的方法对mitoTALENs载体构建的完整过程进行了详尽描述,为之后利用mitoTALENs技术进行植物线粒体基因功能研究的研究者们提供重要参考。【方法】以水稻线粒体WA352基因作为目的基因,利用其序列特异性区域设计了靶点TAL,首先采用Platinum gate TALEN assembly的两步组装技术分别构建了mitoTALENs的TALEN-left和TALEN-right载体,然后利用multisite LR反应将TALEN-left、TALEN-right及含有其他功能元件的进入载体和目的载体进行反应,生成最终的表达载体。【结果】第一步组装构建10个载体,第二步组装构建2个载体,最后通过multisite LR反应构建1个终表达载体。【结论】详细介绍了mitoTALENs载体的构建过程,为该技术使用者提供重要参考,以促进植物线粒体基因编辑研究领域的发展。