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东北农业大学刘珊珊/张淑珍团队合作在一区Top期刊Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY在线发表封面论文

发布日期:2024-07-02 发布机构:宣传部 责任编辑:侯诗辰 阅读次数:

东北农业大学刘珊珊/张淑珍团队应用CRISPR/Cas9技术编辑大豆长链非编码RNA,lincCG1创制LincG1-型(β–conglycinin-deficient type)低致敏大豆新品系。

该研究利用双靶点CRISPR/Case9载体系统,定向编辑‘大豆致敏蛋白相关’基因间长链非编码RNA(long intergenic non-coding RNA,lincRNAs),lincCG1。双靶点敲除lincCG1基因导致大片段缺失,产生lincCG1基因功能丧失型(LincCG1-type)突变体,lincCG1功能丧失可导致大豆7S(β–conglycinin)α′-,α-,与β-三个主要致敏亚基同时缺失,LincCG1-type突变体主要农艺及品质性状分析结果表明:T4代Cas9-free、LincCG1-type突变品系(CF-LincCG1)的产量性状相对于野生型对照品种‘东农50’无明显差异,但在含硫氨基酸、游离精氨酸及种子蛋白总量上显著高于‘东农50’。

该研究为大豆蛋白质组分改良育种提供了优异新等位基因(LincCG1)、优异新品系(CF-LincCG1);开辟了大豆长链非编码RNA功能研究的新篇章,对进一步深入研究大豆非编码RNA的功能及作用机制有重要参考价值。

7S(β–conglycinin)与11S(glycinin)球蛋白是大豆种子贮藏蛋白的主要组分,约占大豆种子贮藏蛋白总量的70%左右。目前的研究表明,7S球蛋白的营养及加工品质均不及11S球蛋白,而且大豆致敏蛋白主要存在于7S球蛋白中,它的的三个主要亚基a¢-(76kD)、a-(72kD)和b-(52-54kD)都是大豆致敏原。7S球蛋白亚基缺失型大豆品种在减少或除去致敏蛋白的同时,可以有效改良大豆蛋白的营养品质、改变大豆蛋白的加工特性。然而,由于7S球蛋白由多基因家族编码,‘a¢-,a-与b-三个亚基同时缺失型’突变体种质鲜有报道。

长链非编码RNA(linRNAs)是一类近年新发现的RNA分子,,其长度一般大于200个核苷酸,并且缺乏编码潜力。它们能够在转录水平和转录后水平通过信号分子、捕获分子、导向分子、支架分子等四种方式调控基因的表达。根据lncRNAs在基因组上的位置,lncRNAs可细分为基因间区的lncRNAs(lincRNA)、内含子中的lncRNAs(intron lncRNA),以及反义lncRNAs(antisense lncRNA)。相对于动物lncRNAs,植物中lncRNAs的研究相对较少,目前的研究结果表明,植物lncRNAs在生长发育及逆境应答中发挥重要调控功能,大部分植物lncRNAs的功能尚未解析,研究前景广阔。

图文摘要

本研究首次在大豆中鉴定、克隆了‘基因间的长链非编码RNA’功能基因lincCG1,完成了对lincCG1功能从基因到表型的双向验证,证明:(1)lincCG1是在影响大豆种子贮藏蛋白亚基组成中具有重要调控功能的一个lincRNA;(2)双靶点CRISPR/Cas9技术可实现lincCG1基因功能完成丧失,从而高效、精准的调控大豆蛋白组分。以上结果证明,针对大豆lncRNAs基因设计双靶点CRISPR/Case9载体系统,是克服linRNAs表达量低、保守性低的缺点,深入解析大豆linRNAs基因功能高效、可行的方法。

本文被邀请作为Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY期刊的封面文章

东北农业大学教授刘珊珊和张淑珍为共同通讯作者,副教授宋波和在读博士生罗亭亭为共同第一作者,成果获得:十四五国家重点研发‘北方大豆高产优质耐密新种质创制与应用’项目、黑龙江省头雁团队、黑龙江省农业生物经济协同创新体系等项目资助。

(供稿/农学院)

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