朱強課題組建立麻竹內源基因的敲除的基因編輯系統

　　福建農林大學教授朱強課題組以東南亞地區廣泛種植的麻竹為材料，建立了適合麻竹內源基因的敲除的基因編輯系統，實現了對麻竹基因的定點敲除。相關成果近日發表于《植物生物技術雜志》。該研究為竹子分子生物學的發展及通過分子育種方法進行竹子農藝性狀的改良提供了有力的技術支撐。

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　　目前，世界上約有25億人直接生產和消費竹子，2018年中國竹產業的總產值超過2000億元。竹子是世界上生長最快的植物，但其開花周期很長。它們是禾本科植物，卻具有特殊的營養器官——地下鞭根筍系統。盡管人類應用竹子的歷史非常悠久，但對竹子的分子生物學研究及種質創新工作卻滯后于其他主要的農林作物。

　　麻竹經濟價值極高，其染色體為六倍體。研究團隊首先建立并優化了適用于竹子的原生質體提取和轉化的流程，用以快速優化適用于竹子的基因編輯元件。在該體系中通過對CRISPR/Cas9元件的優化，研究者發現玉米的UBI啟動子驅動的Cas9基因及來自水稻的OsU6b啟動子驅動的sgRNA，可以有效地在竹子原生質體中進行基因編輯。

　　為測試該體系是否可用于創制竹子突變體，研究者克隆了可能參與類胡蘿卜素生物合成途徑的八氫番茄紅素合成酶基因（PSY1），利用此前建立的麻竹遺傳轉化體系，首次在六倍體麻竹的T0代中獲得該基因的單拷貝突變及三個拷貝的同時突變，突變的最高效率為81.8%。PSY1純合敲除突變體呈現了明顯的白化表型，這種表型在組織培養階段即已發生。

　　竹子是世界上最高的禾本科植物。先前的研究表明，赤霉素信號途徑可能在這一過程中發揮了重要的作用，其中一個叫作GRG1 的基因就是受到外源赤霉素的強烈誘導。課題組克隆了該基因在麻竹中的同源基因DlmGRG1，并通過CRISPR/Cas9介導的基因編輯體系對DlmGRG1進行定點敲除，獲得了DlmGRG1純合的麻竹突變體。突變體的株型和高度明顯發生了改變，其節間長度明顯增長。