基于基因组编辑技术的水稻靶向突变特征及遗传分析

摘要：

TALEN(Transcription activator-like effector nucleases)系统和CRISPR/Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)系统是当前广泛应用的两大基因组编辑技术.本文比较分析了水稻(Oryza sativaL.)中这两大系统诱导突变的突变率、突变类型、突变位置、突变时间和遗传模式,发现TALEN系统和CRISPR/Cas9系统均可在To代水稻中有效诱发位点特异性突变,且CRISPR/Cas9的突变率更高.两大系统都以诱发10 bp以内的InDel突变为主,TALEN系统易诱导10 bp以内的缺失突变,而CRISPR/Cas9系统易诱导1 bp的插入突变,且CRISPR/Cas9系统诱发的DNA双链断裂(Double-strand breaks,DSBs)位置更加精确.此外,DSBs在修复过程中能以低频同源重组(Homologous recombination,HR)途径修复,产生DNA片段重复突变.对于相邻双靶点CRISPR/Cas9系统而言,双靶点间的DNA片段可发生缺失或倒位,这种双靶点间DNA片段突变的发生频率与双靶点各自的突变率无正相关性.两大系统诱导的突变最早发生在已转化的愈伤组织中,少量发生在水稻的体细胞中,导致了纯合突变、杂合突变、双等位突变和嵌合突变4种遗传模式,其中双等位突变比例最高,嵌合突变比例最低.除嵌合突变外,纯合突变、杂合突变、双等位突变的突变序列均可稳定遗传给下一代.

关键词：TALEN、CRISPR/Cas9、水稻、靶向突变、遗传特性

所属期刊栏目：38

分类号：TP3;G27

资助基金：湖南省自然科学基金项目14JJ7084;湖南省重大科研项目编号:湘财农指[2014]180资助[Supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province14JJ7084;the Major Scientific Research Project of Hunan Province No.XCNZ2014]180

在线出版日期：2016-10-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：746-755