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提高大豆异黄酮含量及其抗病性
日期:2019-12-30 作者:未知 来源:Plant Biotechnology Journal 点击:
     近日,南京农业大学国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验喻德跃课题组在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为“Multiplex CRISPR/Cas9-mediated metabolic engineering increases soybean isoflavone content and resistance to soybean mosaic virus”的研究论文,该研究利用 CRISPR/Cas9 多基因编辑系统对异黄酮多个竞争代谢通路进行调控从而提大豆高异黄酮含量。与野生型相比,突变体材料异黄酮含量显著提高,且对大豆花叶病毒病的抗性也显著增强。该研究不仅创制了高异黄酮含量
的育种材料,同时在大豆中建立了高效多基因编辑体系,可进一步用于大豆育种和代谢工程研究。
    大豆是重要的豆科作物。不仅富含油分和蛋白,还含有对人体有益的次生代谢物,包括异黄酮。对动物而言,异黄酮具有抗炎、抗癌、预防心血管疾病等功能,而对于植物,则有抗逆、诱导根瘤基因表达等作用。
    异黄酮合酶(IFS)是异黄酮生物合成的关键酶,它与黄烷酮三羟化酶(F3H)和黄酮合酶 II (FNS II)享有共同的底物。该研究利用 CRISPR/Cas9 多基因编辑系统同时突变 GmF3H1, GmF3H2 和 GmFNSII-1。在 T0 代植株中,三个基因同时突变的效率高达 44.44%,且突变可遗传给后代。T0 代三突变植株代谢组分析显示,异黄酮含量显著提高。与野生型相比,T3 代三突变植株叶片异黄酮含量提高了近 1 倍,而大豆花叶病毒病 SC7 株系侵染后,大豆花叶病毒外壳蛋白含量降低了近 1/3,表明异黄酮含量的提高增强了大豆对大豆花叶病毒的抗性。
    农学院博士生张培培为该论文第一作者,杜弘扬博士和王娇副教授为共同第一作者,喻德跃教授和程浩副教授为共同通讯作者。研究得到科技部重点研发计划和转基因生物新品种培育重大专项等项目的资助。
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