【摘 要】
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黑果枸杞(学名:Lycium ruthenicum Murr.)是茄科、枸杞属多棘刺灌木。其果实含有丰富的维生素、氨基酸、微量元素、生物碱、天然原花青素等,具有极高的药用和保健价值。同时,它抗旱、抗寒、耐盐碱、根蘖性强,是中国西北盐碱地改良的优秀先锋树种,也是当地的重要经济作物。传统突变基因的方法主要依靠物理或化学诱变、T-DNA随机插入、自然突变等,这些方法往往产生突变随机,获得目标性状突变体的
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黑果枸杞(学名:Lycium ruthenicum Murr.)是茄科、枸杞属多棘刺灌木。其果实含有丰富的维生素、氨基酸、微量元素、生物碱、天然原花青素等,具有极高的药用和保健价值。同时,它抗旱、抗寒、耐盐碱、根蘖性强,是中国西北盐碱地改良的优秀先锋树种,也是当地的重要经济作物。传统突变基因的方法主要依靠物理或化学诱变、T-DNA随机插入、自然突变等,这些方法往往产生突变随机,获得目标性状突变体的效率低。相比之下,以CRISPR/Cas9为代表的CRISPR/Cas系统载体构建简单,编辑效率高,成本低且能实现同时多靶点编辑,优势明显。利用基因编辑技术能够加快植物基因功能研究和作物改良的进程,因此开发出一套适用于黑果枸杞的基因编辑系统具有重要意义。本研究探索建立了黑果枸杞的遗传转化体系,通过基因编辑技术获得了黑果枸杞的基因突变材料。主要研究结果如下:1.多策略黑果枸杞高效遗传转化体系的建立。以根癌农杆菌GV3101为菌株,以叶片为外植体,侵染后于再生培养基上直接再生不定芽,无明显愈伤组织,转化效率为32.14%;以叶片为外植体,先筛选出抗性愈伤组织,再由愈伤组织分化不定芽,转化效率为35.4%;通过叶片诱导愈伤组织,再以愈伤组织为侵染材料,于筛选培养基上分化出不定芽,转化效率为92.86%。三种方案均以RUBY为标记基因,可在三个月内可获得转基因阳性苗。2.黑果枸杞切-浸-生芽(cut-dip-budding,CDB)遗传转化体系的建立。以叶片为外植体,比较了发根农杆菌K599和Ar Qua I的转化效率,结果显示K599的转化效率为56.61%,要优于Ar Qua I(转化效率为31.23%);同时也优于以叶片为外植体的根癌农杆菌GV3101介导的转化方案。对毛状根培养出再生植株进行了初步探索,尝试了6种培养基,部分培养基成功再生出不定芽。3.黑果枸杞中多种基因编辑体系的建立。本研究创制的敲除载体在Lr PDS靶位点的编辑效率为68.75%,在Lr BADH2靶位点的编辑效率为96%;腺嘌呤碱基编辑器,在Lr PDS靶位点的编辑效率为80%;基于t RNA-g RNA系统构建的双靶点腺嘌呤碱基编辑器在Lr ACCase靶序列1的编辑效率为33.33%,靶序列2的编辑效率为50%;基于无靶序列限制Cas9变体Sp RY构建的腺嘌呤碱基编辑器在Lr ALS位点的编辑效率为5.26%;开发的胞嘧啶碱基编辑器在Lr EPSPS位点的编辑效率为0%。综上所述,本研究建立了高效的黑果枸杞遗传转化体系和基因编辑体系,获得了一些有价值的基因编辑材料,为黑果枸杞的基因功能研究和种质改良提供了基础。
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