【摘 要】
：
香蕉大多数栽培品种为三倍体,育性极低,没有种子,通过传统的杂交育种培育优良香蕉新品种难度较大,通过诱变育种、突变体筛选选育新品种具有一定的盲目性且周期较长。香蕉A、B基因组测序的完成及CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用与发展为香蕉分子育种提供了新的途径。目前,香蕉基因编辑种质主要通过根癌农杆菌介导的遗传转化获得,但存在转入的外源DNA无法通过后代遗传分离而去除和编辑效率较低这两大问题,阻碍了
【基金项目】
：
优质、特色、抗逆香蕉新品种选育,广东省重点领域研发计划项目,项目编号2018B020202005； 香蕉无外源DNA基因编辑体系的建立及在果实成熟改良中的应用,广州市科技计划项目-科学研究重点项目,项目编号201904020033； 香蕉育种共性关键技术研究,国家重点研发项目,项目编号2019YFD1000901；
论文部分内容阅读
香蕉大多数栽培品种为三倍体,育性极低,没有种子,通过传统的杂交育种培育优良香蕉新品种难度较大,通过诱变育种、突变体筛选选育新品种具有一定的盲目性且周期较长。香蕉A、B基因组测序的完成及CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用与发展为香蕉分子育种提供了新的途径。目前,香蕉基因编辑种质主要通过根癌农杆菌介导的遗传转化获得,但存在转入的外源DNA无法通过后代遗传分离而去除和编辑效率较低这两大问题,阻碍了CRISPR/Cas9基因编辑技术在香蕉分子育种上的应用。本研究以主栽香蕉品种‘巴西蕉’（Musa spp.Cavendish;AAA Group cv.‘Baxi’）胚性细胞悬浮系为材料,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了香蕉种质,分析了突变模式和相关分子机理,在此基础上对香蕉CRISPR/Cas9基因编辑技术体系进行了优化,主要结果如下:（1）建立了香蕉原生质体瞬时转化体系。利用PEG介导,结合深度测序技术,在香蕉中建立了原生质体瞬时转换体系,利用此体系可以检测各个sg RNA的活性及编辑效率。并利用此体系转化Cas9系统、RNP系统及Cas12a系统,深度测序结果表明这三个系统均能在香蕉原生质体中正常工作。（2）优化了香蕉CRISPR/Cas9基因编辑体系。第一,优化了香蕉Cas9蛋白密码子,提高了Cas9蛋白的表达;第二,筛选到香蕉内源sg RNA启动子,提高了sg RNA的表达。通过与Os U6a BLAST比对,在香蕉中得到3个同源性较高的序列Ma U6a、Ma U6b和Ma U6c,分别在这3个启动子区域截取300bp、400bp、700bp、1000bp长度序列,构建到p GreenⅡ0800-LUC上,然后进行双荧光素酶实验,结果表明Ma U6c+700bp的活性最高。以香蕉PDS为靶基因,以优化了密码子的Cas9蛋白和Ma U6c 700内源启动子构建载体,进行原生质体转化后深度测序,结果表明优化后的香蕉CRISPR/Cas9基因组编辑载体,总体编辑效率提高了4倍。（3）建立了香蕉基因枪遗传转化体系。参照小麦基因枪打靶体系,对打靶体系进行了优化,构建了23个不同载体,其中14个载体有融合GFP,5个载体带有筛选标记,结合深度测序,检测到基因枪打靶效率最高的为仅为0.26%。同时以PDS基因为靶标基因,利用基因枪投送DNA或RNP至香蕉悬浮细胞,利用香蕉遗传转化体系,获得了再生植株。（4）利用香蕉CRISPR/Cas9基因编辑系统同时编辑了Ma MADS1和Ma MADS2基因,通过香蕉遗传转化体系,获得了2个突变体株系,创制了香蕉种质。对这2个株系进行单克隆测序,结果显示Ma MADS1基因靶点indel类型主要为删除,最多达到了13个碱基的删除,Ma MADS2基因靶点indel类型主要为插入,分别是插入了1个碱基。同时进行深度测序,测序结果发现突变效率最高的为82.235%。（5）初步解析了香蕉基因编辑半矮化突变体的分子机理。对实验室保存的半矮化香蕉突变体Ma SD1#1和Ma SD1#2株系进行单克隆测序和深度测序,单克隆测序结果表明靶点2位置发生了碱基插入或缺失,深度测序结果发现靶点1突变效率最高的为1.13%,靶点2的突变效率几乎为100%。对突变体Ma SD1#1和Ma SD1#2株系进行蛋白质组学分析,结果发现2个株系差异蛋白显著,下调蛋白多于上调蛋白,且大多与光合作用相关蛋白显著下调。对这2个株系赤霉素水平进行分析,结果显示GA20ox基因表达受阻。综合分析结果表明,Ma04＿g15900基因可能在调控香蕉株高上起主要作用。
其他文献
水稻颖壳的发育直接影响其产量、品质及种子质量。本研究以超级稻品种隆两优华占的父本“华占”和母本“隆科638S”的颖壳突变体为试验材料,拟通过图位克隆和基因功能分析,研究水稻颖壳形态建成与发育的分子机理。利用Co60γ射线辐射处理“华占”和“隆科638S”后,在M2群体中获得内稃退化的华占突变体hzp和颖壳不闭合的隆科638S突变体ug1,并对突变体进行了形态特征观察和相关农艺性状分析。通过图位克隆
本研究以中早39和湘早籼45号为材料,2015年开展了免耕半固态直播条件下适宜配比（半固态基质与有机肥）与每穴苗数对水稻产量形成的影响研究,2016-2017年开展了4种栽培模式（免耕半固态直播、翻耕半固态直播、人工移栽和撒直播）对水稻根冠特征及其产量形成的影响研究。主要研究结果如下:1、免耕半固态直播条件下,有机肥与半固态基质（含水量约55～60%稀泥）的质量比为1:10处理的产量最高,为8.1
多年来关于钙元素在蛋禽中营养作用的共识是:钙是维持产蛋家禽蛋壳和骨骼形成的必需矿物元素。然而更多的证据表明,饲粮中钙水平与产蛋数（表现为产蛋率）存在紧密联系,饲粮钙缺乏对产蛋率具有显著负面影响,且性成熟的蛋鸭排卵数对饲粮中钙水平有依赖效应（本课题组未发表的数据）。由于蛋禽产蛋数与成熟卵泡排卵数紧密相关,因此,饲粮中钙除参与蛋壳形成外,很可能也参与了卵母细胞发育成熟调控。但目前,关于钙元素在蛋鸭乃至
随着职业能力在高职课程体系构建中的重要性日益突出，目前对高职数字媒体技术专业群课程体系的职业能力理解不足、课程设置不完善、教学方法单一等问题也逐步显现。高职院校应基于职业能力构建数字媒体技术专业群课程体系，进行职业能力分析与设定，确定课程目标和内容，实施有效的课程评估，从而有效提高专业教育教学的质量和效果。
在生猪养殖过程中,母猪的繁殖力是影响猪场生产效益的重要因素,繁殖障碍性疾病导致的卵巢功能异常、流产、死胎和木乃伊胎等给养猪业造成了重大的经济损失。猪妊娠过程中,胎儿的生长发育受诸多因素影响,非遗传和疾病因素导致的分娩前胚胎损失率高达40%。R-Spondin3（RSPO3）是最早被发现的RSPOs家族成员,在胚胎发育过程中起着重要作用。Rspo3缺失的小鼠由于胎盘血管形成缺陷不能侵入绒毛膜导致胎儿
随着鱼类杂交育种的快速发展,各种杂交品种应运而生。2010年,本团队开展了草鱼与赤眼鳟杂交实验,已成功获得1-5龄草鱼（♀）×赤眼鳟（♂）杂交子一代,且其在肉质、抗病能力等方面具有一定的杂种优势。但本团队前期研究结果表明杂交F1性腺分化异形,雌性只有部分可育,且个体间可育性能差异大,雄性可产生精子细胞,但未观察到成熟精子和正常排精现象。本研究明确了草鱼、赤眼鳟及杂交F1的早期性腺组织形态;采用转录
在水稻生产中,施用硅肥不仅具有抗倒伏和抗生物胁迫的功效,而且能够增加稻谷和生物产量。我国是水稻生产大国,每年伴随产生大量水稻副产物。因此,寻求高附加值的副产物利用途径并改善水稻栽培环境,实现大田栽培的可持续发展势在必行。硅肥施用对提升水稻生物质的积累量以及硅、氮和磷元素的吸收具有重要的作用,含有丰富硅、氮和磷元素的生物质在碱金属离子电池中具有重要的应用价值。因此,本论文系统研究硅肥对不同季别、不同
由于溆浦鹅缺乏科学系统的选育,存在产肝性能个体差异大的问题,这严重影响了溆浦鹅产业发展。因此,鉴定与肥肝大小性状相关的候选基因对于提高该物种的产肝性能至关重要。本研究以溆浦鹅为对象,对溆浦鹅产肝性能极端差异的个体进行转录组测序,从转录组水平挖掘与肥肝大小性状相关的差异表达基因,并在细胞水平对候选基因进行功能验证,为开展溆浦鹅分子育种实践奠定基础。本研究开展的试验有:一是通过对60只溆浦公鹅进行同一
樱桃谷鸭是著名的优质肉鸭品种,具有生长快、饲料报酬高、养殖成本低等特点,但相对于国内其他地方品种,其体内脂肪沉积快且多为皮下和腹部脂肪,市场上因其“油”和“腻”而影响消费,如能通过营养调控策略降低脂肪含量,改善肉鸭肉品质,则可为市场提供健康与美味兼得的鸭肉产品。近年来研究发现,白藜芦醇具有降脂的功效,对动物产品品质具有改善作用。因此,本研究将以樱桃谷鸭为对象,系统研究白藜芦醇对肉品质的改善效果,寻
自原鸡驯化以来,鸡为人类社会提供了大量的肉、蛋等动物蛋白,推动了人类文明的发展和人口的增长。鸡在驯化过程中形成了许多各具特色的品种。评估这些品种的遗传多样性、检测品种的遗传变异情况及其在驯化过程中的选择信号有利于制定科学的保护策略,而且能加速育种进程、提高育种效率。黄羽鸡又称为“三黄鸡”,具有“黄羽、黄喙、黄脚”的外观特征,还具有肉质好、抗病性强等特点。五华三黄鸡是我国众多的地方黄羽鸡品种之一,具