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作物所成功建立道地南藥廣藿香遺傳轉(zhuǎn)化與基因編輯體系
近日，作物所特色作物與南藥研究團(tuán)隊(duì)成功建立道地南藥廣藿香遺傳轉(zhuǎn)化與基因編輯體系，并通過(guò)靶向敲除PatPDS基因產(chǎn)生白化植物驗(yàn)證其有效性。相關(guān)研究成果以論文“Efficient targeted mutagenesis in tetraploid Pogostemon cablinby the CRISPR/Cas9-mediated genomic editing system”發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Horticulture Research（中科院大類(lèi)1區(qū)，IF=8.7，Top期刊）。作物所徐世強(qiáng)博士為論文第一作者，我院楊少海研究員、作物所王繼華研究員為論文共同通訊作者。
廣藿香為唇形科芳香植物，是道地大宗中藥材，也是廣東省第一批立法保護(hù)的南藥品種，廣泛用于醫(yī)藥和香料產(chǎn)業(yè)。廣藿香是藿香正氣水、連花清瘟膠囊等著名中成藥的主要原料之一。廣藿香在我國(guó)華南地區(qū)廣泛種植、但鮮見(jiàn)開(kāi)花結(jié)實(shí)，難于雜交，其四倍體雜交種和不成熟的遺傳轉(zhuǎn)化體系成為廣藿香分子生物學(xué)研究和遺傳改良的瓶頸，分子育種在廣藿香改良上尤為重要。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化激素組合，建立了以廣藿香葉片、莖段、嫩芽等作為外植體，適合廣藿香愈傷組織誘導(dǎo)和分化的方法（圖1）。 在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)以PatPDS為靶基因，構(gòu)建了CRISPR/Cas9基因編輯載體，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化廣藿香胚性愈傷組織，經(jīng)篩選驗(yàn)證獲得陽(yáng)性轉(zhuǎn)基因植株。為了驗(yàn)證 CRISPR/Cas9 系統(tǒng)對(duì)廣藿香中PatPDS等位基因進(jìn)行靶向編輯的效率，使用靶位點(diǎn)側(cè)翼引物對(duì)受體材料和48株轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行高通量測(cè)序，并開(kāi)發(fā)PolyDetecter基于 SNP 多態(tài)性進(jìn)行基因分型，檢測(cè)等位基因之間的編輯類(lèi)型（圖2）。
本研究得到廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院金穎之星項(xiàng)目、優(yōu)秀博士項(xiàng)目及廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所所長(zhǎng)基金“懸賞制”項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhae021
圖1. 廣藿香的再生體系和遺傳轉(zhuǎn)化體系
圖2. CRISPR/Cas9系統(tǒng)對(duì)廣藿香PatPDS等位基因的靶向編輯
