海洋所在皺紋盤鮑基因編輯方面獲得新進展
近日,中國科學(xué)院海洋研究所在皺紋盤鮑基因組編輯研究方面取得新進展 ,相關(guān)研究成果發(fā)表在基因編輯技術(shù)專業(yè)期刊the CRISPR journal上。
基因編輯技術(shù)是水產(chǎn)新種質(zhì)創(chuàng)制的重要工具。其中,由于CRISPR/Cas9 基因編輯技術(shù)具有設(shè)計簡單、效率高、切割DNA 片段精準(zhǔn)等優(yōu)勢,可為水產(chǎn)貝類精準(zhǔn)育種提供新的途徑,成為水產(chǎn)育種的研究熱點。鮑魚是我國重要的養(yǎng)殖貝類,具有較高的營養(yǎng)和經(jīng)濟價值。因此,在鮑魚中研發(fā)簡單方便、具有養(yǎng)殖場實操性的CRISPR/Cas9基因編輯體系,可解析鮑魚重要經(jīng)濟性狀的形成機制,促進鮑魚種業(yè)創(chuàng)新。

基于顯微注射的鮑魚CRISPR/Cas9基因編輯流程
研究以皺紋盤鮑(Haliotis discus hanai)為研究對象,首先開發(fā)了一種簡單、高效的顯微注射方法,具養(yǎng)殖場環(huán)境下的操作可行性。在此基礎(chǔ)上,利用前期研發(fā)的“長片段缺失鑲嵌性突變技術(shù)”(Zhang L.,et al,2016,Nature Communications;Zhang L.,et al.,2017,PNAS),研究人員選用纖毛發(fā)育基因β-tubulin和眼點發(fā)育相關(guān)基因r-opsin作為靶基因,設(shè)計了高度特異性的sgRNA,在靶向基因檢測中發(fā)現(xiàn)了多種長片段缺失,編輯效率約為25%。此外,利用原位雜交和行為學(xué)分析等表型檢測手段,在幼蟲中觀察到纖毛發(fā)育的鑲嵌型突變和感光能力下降。該研究在海洋經(jīng)濟貝類鮑魚中建立了基于改良顯微注射和長片段缺失鑲嵌性突變的高效CRISPR/Cas9基因編輯平臺,可為今后基于CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在海洋貝類中開展基因功能研究提供有益參考,并為鮑魚以及其他水產(chǎn)養(yǎng)殖物種的基因編輯育種提供有力工具。

鮑魚基因編輯效率檢測到約25%的效率

皺紋盤鮑β-tubulin基因敲除后基因型檢測到長片段缺失

皺紋盤鮑β-tubulin基因敲除后導(dǎo)致纖毛發(fā)育的鑲嵌型突變
中國科學(xué)院海洋研究所為論文第一完成單位,論文通訊作者為張琳琳研究員和吳富村副研究員,共同第一作者為碩士生李若暉、科研財務(wù)助理許悅和吳富村副研究員。研究得到國家重點研發(fā)計劃項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和山東省重點研發(fā)計劃(農(nóng)業(yè)良種工程)等項目聯(lián)合資助。
相關(guān)成果如下:
1. Li,R.#,Xu,Y.#,Wu,F.#*,Peng,Z.,Chan,J.,Zhang,L.*(2024). Easy-to-Use CRISPR-Cas9 Genome Editing in the Cultured Pacific Abalone (?Haliotis discus hannai). the CRISPR Journal,7(1):41-52.
doi: 10.1089/crispr.2023.0070.
2.Chan,J.#,Zhang,W.#,Xu,Y.,Xue,Y. & Zhang,L.*?(2022). Electroporation-based CRISPR/Cas9 mosaic mutagenesis of?β-tubulin?in the cultured oyster.?Frontiers in Marine Science,9: 912409.?doi: 10.3389/fmars.2022.912409.?
3.張琳琳,許悅,張韋,產(chǎn)久林。快速獲得基因型和表型突變的CRISPR/Cas9基因敲除方法及應(yīng)用,CN 114703174 B,2023。
4.張琳琳,張韋,許悅,產(chǎn)久林。長牡蠣β-tubulin基因的電穿孔基因編輯方法及應(yīng)用,2023,CN 114703231 B。
5.張琳琳,許悅,吳富村。一種皺紋盤鮑CRISPR/Cas9基因編輯的方法,2023,CN 113862304 B。
6.Zhang,L.,Mazo-Vargas,A. & Reed R.* (2017). A single master regulatory gene coordinates the evolution and development of butterfly color and iridescence. Proceedings of the National Academy of the USA,?114(40):10707-12.
7.Zhang,L. & Reed R.D.* (2016). Genome editing in butterflies reveals that?spalt?promotes and?Distal-less?represses eyespot colour patterns. Nature Communications,7,11769.??
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