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利用CRISPR/Cas9技术揭示PR蛋白在葡萄抗霜霉病中的功能
日期:2020-11-04 作者:未知 来源:园艺研究 点击:
 葡萄霜霉病是由葡萄霜霉菌(Plasmopara viticola)引起的、危害葡萄生产的一大卵菌病害。病程相关蛋白(Pathogenesis related protein,PR 蛋白)是植物在病理或病理相关的环境下诱导的一类蛋白,其常作为植物抗病性的标志。然而,PR 蛋白在葡萄抗霜霉病中的研究还比较少。目前,CRISPR/Cas9 基因组编辑系统已被广泛应用,其在植物基因编辑方面表现出高效率和特异性,为研究 PR 蛋白在葡萄抗霜霉病中功能提供技术支撑。
    近日,Horticulture Research 在线发表了西北农林科技大学葡萄种质资源与育种团队题为CRISPR/Cas9-mediated VvPR4b editing decreases downy mildew resistance in grapevine (Vitis vinifera L.)的研究论文。该研究初步揭示了 VvPR4b 在葡萄抵御霜霉病侵染过程中的作用。
    本研究发现,通过 CRISPR/Cas9 基因编辑系统获得的基因编辑葡萄材料的主要突变类型是碱基缺失,并且在这些转基因株系中可以检测到 Cas9 的表达。本研究中,共鉴定 129 棵再生葡萄苗,测序结果表明有 26 棵基因编辑葡萄苗,基因编辑效率为 20.16%。所有可能的脱靶位点分析表明,本研究中基因编辑株系中的脱靶率为 0。利用“叶盘法”进行接菌试验,结果表明与野生型葡萄相比,VvPR4b 基因编辑株系对葡萄霜霉菌的敏感性更高,在接种霜霉菌后第四天,基因编辑株系葡萄霜霉菌相对生物量明显高于野生型,基因编辑株系气孔周围活性氧(ROS)的积累低于野生型。综上所述,本研究结果证明VvPR4b 在葡萄对葡萄霜霉菌的防御中发挥抗病功能。
    本研究在西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室、农业农村部西北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室和西北农林科技大学园艺学院完成,硕士生李梦媛和博士生焦韵桐为该论文共同第一作者,徐炎教授和青年教师刘国甜为本文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2018YFD1000300)、陕西省自然科学基(2018JQ3012)和国家自然科学基金(31672115,31601716)的资助。
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