热带作物学报

作者：杨先锋, 林秋飞, JINU Udayabhanu, 李季, 钱遵超, 邓玉婷, 黄天带

单位：1.中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室，海南海口 571101,2.海口市热带植物种苗创新重点实验室，海南海口 571101,3.中国热带农业科学院三亚研究院，海南三亚 572025,4.热带作物生物育种全国重点实验室，海南三亚 572025,5.云南农业大学热带作物学院，云南普洱 665000

关键词：橡胶树,CRISPR/Cas9,HbPDS基因,基因编辑,突变阈值

基金：海南省自然科学基金项目(321QN333),海南省自然科学基金项目(322RC783),中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(1630022022001)

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑，并以HbPDS基因为靶标，在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑，并获得了出现白化表型的愈伤组织，但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定，导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗，本研究继续以HbPDS基因为靶标，改用橡胶树体胚为侵染受体，开展农杆菌介导的遗传转化，经潮霉素抗性筛选获得增殖的T0代抗性体胚，通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚，通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑，编辑效率为4.3%。通过植株再生程序，获得了2株再生植株，表型观测均是嵌合体，表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序，发现二者均已发生了基因编辑，除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外，其余叶片均为嵌合突变。其中，白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间，而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间，说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%，介于70%~85%之间，为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时，本研究证明了T0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高，不宜作为植株再生的材料，为今后通过对T0代阳性体胚进行继代获得T1代纯合体胚，并以T1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株，尽管是嵌合植株，但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解，为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

来源：2024年第8期

《热带作物学报》期刊编辑部

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