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利用CRISPR_Cas9技术创建拟南芥Argonaute2基因缺失突变体

2021-11-28李红英高延武于茹恩王政博李雪萍刘龙昌

浙江农业学报 2021年11期

李红英,高延武,于茹恩,王政博,李雪萍,刘龙昌

(河南科技大学 园艺与植物保护学院,河南 洛阳 471023)

RNA沉默(RNA silencing)是真核生物中广泛存在的一种内源基因的表达调控机制,也是植物中主要的防御体系[1-2]。ARGONAUTEs(AGOs)蛋白是RNA沉默诱导复合体(RISC)的核心蛋白[3],协同小分子RNA在转录水平(transcriptional gene silencing,TGS)或者转录后水平(posttranscriptional gene silencing,PTGS)靶向修饰DNA或者沉默RNA[4-5],产生特异性基因沉默作用,被称为RNA沉默效应的执行者。不同植物AGO数量差别较大,基于蛋白相似性的进化关系可归为3个进化分支:AGO1/5/10、AGO2/3/7和AGO4/6/8/9,单子叶植物水稻和玉米的AGO18单独归为一支[6]。其中,AGO1、AGO2、AGO4、AGO5、AGO7和AGO10已被证明在植物抗病通路中发挥重要作用[7],并且AGO成员之间也会产生相互作用进而影响功能[8-9]。

基因编辑是近几年快速发展起来的对基因组靶序列进行精确编辑的一种技术。该技术可以对目的基因进行碱基插入、缺失等定点编辑,产生特定基因功能失活突变体,从而为生物体功能基因组学研究提供优质遗传材料。源自细菌适应性免疫系统的CRISPR_Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromicrepeats /CRISPR-associated nuclease,Cas9)是第3代基因组编辑技术,具有高效、便捷、成本低廉、能够实现全基因组编辑和多靶点编辑等优点[10-11]。该技术通过在目标物种基因组DNA上选择需要改造的基因靶点,设计向导RNA (single-guide RNA,sgRNA),然后连入Cas9基因构成表达载体,转入受体细胞,转录出sgRNA,通过碱基互补配对方式引导核酸内切酶Cas9蛋白靶向结合到基因组DNA目标基因靶点,使其产生双链断裂,然后通过非同源末端连接或同源重组的修复方式,引起目的基因突变,从而实现基因组靶目标位点的编辑[12]。……

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