简易型同源重组载体pAmpR-NeoR的构建和效果检测

为了构建能够灵活用于CRISPR/Cas9系统进行基因编辑的供体质粒,利用pcDNA3.1(+)-HA-His为模板,分别扩增了其AmpR-ori片段和NeoR片段,然后连接,构建了一个简易型同源重组载体pAmpR-NeoR。载体的正选择标记NeoR基因两侧分别引入了BamHⅠ和XhoⅠ作为克隆位点,用于左、右同源臂的克隆。利用这一载体,构建了针对小鼠FasL基因的供体质粒。结果显示靶序列发生基因编辑。pAmpR-NeoR以同尾酶作为多克隆位点,这使其具有良好的扩展性、灵活性和序列通用性,便于根据需要进一步改造,以满足具体试验的不同需求。     

CRISPR/Cas9植物基因编辑系统敲除棉花GhSBP基因表达载体的构建

基因编辑技术是研究基因功能的一个有效工具。CRISPR/Cas9系统是基于细菌Ⅱ型免疫系统改造而成的一种全新的基因编辑系统。因其相对于ZFNs、TALENs更加简单高效,适用于普通分子生物学实验室。各种植物特异的CRISPR/Cas9载体被构建并快速应用于多种植物中。本实验以棉花GhSBP基因为编辑对象,构建了CRISPR/Cas9系统敲除GhSBP基因的表达载体,并利用农杆菌介导法转化棉花,以期获得敲除GhSBP基因的棉花转基因株系。     

LFY基因双T-DNA植物表达载体的构建

LFY基因是从从野生型拟南芥中克隆出的一个与调控花分生组织启动相关的基因,它有促进植物提早开花的作用。用PCR方法从克隆载体上扩增出LFY基因并在两端添加XhoⅠ酶切位点,将其连接在用XhoⅠ切除了hyg基因的pCAMBIA1301表达载体上,得到去除选择标记的LFY基因植物表达载pCAM-BIA1301-LFY。质粒pCAMBIA1301经HindⅡ/EcoRⅠ双酶切补平自连后得到去除多克隆位点的质粒pCAMBIA1301-,再经SacII/SphI双酶切后插入到经SacⅡ酶切的pCAMBIA1301-LFY中。建成双T-DNA植物表达载体pCAMBIA1301-LFY-hyg-,经酶切鉴定证明了所构建载体的正确性。将此双T-DNA载体用农杆菌介导法转化菊花叶片,期望得到无选择标记含LFY基因的转基因菊花。     

pCAMBIA2300-betA-BADH双价植物表达载体的构建

将载体pCAMBIA2300-35s-OCS进行改造,增加了酶切位点Sac Ⅰ,之后,PCR扩增编码胆碱脱氢酶(CDH)的基因并用Sma Ⅰ和Xba Ⅰ将其与改造后的pCAMBIA2300-35s-OCS连接,得到单价植物表达栽体p2300-gz-betA.再通过Sal Ⅰ、Hind Ⅲ、Sac Ⅰ等酶切位点将编码甜菜碱醛脱氧酶(BADH)的基因及其启动子和终止序列连接到栽体p2300-gz-betA上,最终得到pCAMBIA2300-betA-BADH双价植物表达载体,并将其导入根癌农杆菌GV3101和LBA4404.betA和BADH是编码甜菜碱合成途径的两个关键酶的基因(CDH和BADH),也是近年来研究较多的耐盐基因,其双价植物表达栽体应用于遗传转化后,有望进一步提高转基因植物的耐盐性.     

pBⅠ121载体酶切位点添加及拟南芥Na~+/H~+逆向转运蛋白基因表达载体的构建

对pBI121载体GUS基因后的终止子序列(SacⅠ-EcoRⅠ)通过PCR扩增法进行了酶切位点的添加,即在SacⅠ后添加了XhoⅠ、在EcoRⅠ前添加了KpnⅠ。序列分析发现,两个酶切位点的添加是成功的,但扩增的终止子序列与原序列的同源性间有差异,即有4个碱基发生了变异,特别是第17个碱基位点出现了缺失。利用绿色荧光蛋白(GFP)对添加酶切位点载体进行了终止子活性的检测,结果发现,它与携带GFP的pBI121载体一样,GFP基因能正常表达,说明pBI121载体终止子序列酶切位点的添加是成功的。利用改造后的载体(pBI121-GZ)构建了CaMV35S启动子驱动AtNHX1基因的植物表达载体。     

pBI121载体酶切位点添加及拟南芥Na+/H+逆向转运蛋白基因表达载体的构建

对pBI121载体GUS基因后的终止子序列（Sac Ⅰ-EcoR Ⅰ）通过PCR扩增法进行了酶切位点的添加，即在SacⅠ后添加了XhoⅠ、在EcoRⅠ前添加了KpnⅠ。序列分析发现，两个酶切位点的添加是成功的，但扩增的终止子序列与原序列的同源性间有差异，即有4个碱基发生了变异，特别是第17个碱基位点出现了缺失。利用绿色荧光蛋白（GFP）对添加酶切位点载体进行了终止子活性的检测，结果发现，它与携带GFP的pBI121载体一样，GFP基因能正常表达，说明pBI121载体终止子序列酶切位点的添加是成功的。利用改造后的载体（pBI121-GZ）构建了CaMV35S启动子驱动AtNHX1基因的植物表达载体。     

基于CRISPR/Cas9系统构建拟南芥EXPA多基因编辑表达载体

CRISPR/Cas9系统是一种由sg RNA及Cas9核酸酶组成的适应性免疫系统,已被成功运用于多种植物基因组编辑。扩展蛋白(expansin, EXP)是一类可以使细胞壁伸展和松弛的细胞壁蛋白,对植物的各个组织生长发育都有着重要的作用,由EXPA、EXPB、EXLA和EXLB 4个不同的基因家族组成。本研究以拟南芥的EXPA基因为例,通过CRISPR/Cas9系统构建拟南芥EXPA多基因编辑的表达载体,并利用农杆菌介导CRISPR/Cas9表达载体的方法转化拟南芥,以创制拟南芥扩展蛋白多基因突变体,为后续的研究提供突变体材料。     

靶向BnSVP的CRISPR/Cas9基因组编辑载体的构建

基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术是一种新兴的分子修饰工具,可实现基因组特定位点碱基的缺失、插入或替换,造成基因功能丧失,现已广泛应用于基因功能的研究。为深入探讨甘蓝型油菜中Bn SVP的生物学功能,以中双11号基因组(甘蓝型油菜参考基因组,v4.1)中的4个Bn SVP为靶标基因,并针对不同染色体上的Bn SVP基因,应用CRISPR-P 2.0软件共设计了12条特异sg RNA种子序列,以实现4个Bn SVP同源基因的全部或部分敲除;以p YLCRISPR-Cas9P35S-H为基本载体,以At U3b或At U3d为sg RNA转录启动子,采用Golden gate cloning技术分别组装构建了6个双靶点CRISPR/Cas9植物表达载体。测序结果表明,6个CRISPR/Cas9植物表达载体各sg RNA表达盒DNA序列正确,双靶点组装顺序无误。研究结果为进一步原生质体瞬时表达和农杆菌介导的油菜遗传转化奠定了基础,同时也为应用CRISPR/Cas9基因组编辑系统研究植物多拷贝同源基因的功能提供参考。     

中国鹅掌楸纤维素合酶的CRISPR/Cas9基因敲除系统的gRNA表达载体构建

CRISPR/Cas系统最早发现于细菌,对入侵的病毒或噬菌体DNA具有免疫作用。基于CRISPR/Cas的免疫机制,设计开发的CRISPR/Cas9基因编辑系统已经成为真核生物基因编辑的主流工具,在拟南芥、水稻等高等植物的基因组功能研究中已经广泛应用。本研究以中国鹅掌楸纤维素合酶(Cellulose synthase,CESA)为研究对象,首次构建了具有表达中国鹅掌楸纤维素合酶(Cellulose synthase,CESA)gRNA(guide RNA)的CRISPR/Cas9基因敲除系统,以LcCESA1基因外显子5'端的第一个外显子区域的GN19NGG序列设计gRNA引物;以p201N-Cas9为载体,Gibson Assembly誖Master Mix为连接酶,通过Gibson Assembly连接技术,将CESA1-gRNA连入p201N-Cas9中,获得p201N-Cas9-CESA1-gRNA载体。根据载体中插入序列,设计了两对检测引物,经PCR鉴定,均获得了相应大小的序列;测序分析进一步证实确认gRNA已经完整准确地连入载体。p201N-Cas9-CESA1-gRNA载体能对CESA1基因进行定向编辑,对后续研究鹅掌楸纤维素合酶的基因功能具有重要意义。     

花生抗黄曲霉的植物双价表达载体的构建

通过常规育种培育的抗黄曲霉品种皆表现抗性不稳定,鉴此开展通过基因工程手段以培育高抗以及无筛选标记的转基因花生品种。几丁质酶基因CHI和葡聚糖酶基因GLU皆为广谱性的抗病基因且具有协同增效作用。分别以pSC1300-8-CHI和pSC1300-13-GLU载体为基础,通过PCR技术在CHI基因的特异启动子8#前端和T-nos末端分别加入NcoⅠ酶切位点和AflⅡ酶切位点,在GLU基因的特异启动子13#前端和T-nos末端分别加入ApaⅠ酶切位点和SpeⅠ酶切位点,通过酶切、连接将上述2个基因连接在抗生素自我删除载体pLoxp上,获得了具有抗生素自我删除选择标记的双价果种皮特异表达载体pLoxp-8-CHI-13-GLU。经过限制性内切酶鉴定,该植物表达载体构建成功。     

CRISPR/Cas9技术在作物基因功能研究和育种中的应用

CRISPR/Cas是一种在细菌和古细菌中发现的获得性免疫防御系统,目前已发现的CRISPR/Cas系统包括Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型,其中Ⅱ型系统的组成较简单,由其改造成的CRISPR/Cas9技术已成为一种便捷、高效的基因组编辑工具,广泛地应用于动物、植物、微生物等基因功能和遗传改良研究。本研究主要介绍了CRISPR/Cas9的组成和原理,及其在作物基因功能研究和育种中的应用,并对其进一步在作物遗传改良中的发展进行了探讨。     

CRISPR-Cas9系统敲除亚麻FAD2基因表达载体的构建

CRISPR/Cas9系统是一种新型基因编辑工具,准确编辑目标基因,广泛应用于动植物的基因编辑中。本实验构建了油用亚麻品种‘陇亚10号’FAD2基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体,以CRISPR/Cas9基因编辑技术为切入点,根据Gene Bank中公布的FAD2基因序列(DQ222824.1)在FAD2基因外显子部分运用sg RNA在线设计软件CRISPR-P 2.0对亚麻FAD2基因做脱靶分析,在外显子区域选取2个片段作为靶序列进行敲除。以潮霉素作为筛选标记,采用Golden Gate cloning法构建针对‘陇亚10号’FAD2基因的CRISPR/Cas9基因敲除载体,命名为p YLCRISPR/Cas9-FAD2。将pYLCRISPR/Cas9-FAD2载体导入农杆菌并检测其稳定性,保存菌种以便后期利用农杆菌介导法转化‘陇亚10号’,为深入研究亚麻FAD2基因的功能提供参考。     

CRISPR/Cas9系统在本氏烟草基因敲除中的应用

CRISPR(clustered regulatory interspersed short palindromic repeat)/Cas9(CRISPR associated proteins)是源于原核生物的一种获得性免疫系统,广泛应用于细菌、真菌、动物和植物的基因编辑研究中。本研究是以转基因本氏烟草16C(16C transgenic Nicotiana benthamiana,16C-NB)为材料,利用CRISPR/Cas9技术实现对其GFP(green fluorescent protein)基因的编辑工作,使用PCR-RE(polymerase chain reaction-restriction enzyme)的方法检测了突变体,建立了本氏烟草CRISPR/Cas9基因敲除瞬时表达系统,进而探讨了CRISPR/Cas9系统在植物基因敲除中的应用。在本研究中,采用In-Fusion克隆技术获得了操作性强的中间载体,针对靶基因GFP设计特定靶位点并进行了基因突变实验,为将来开展其它植物内源基因的生物学功能研究提供了参考。     

通过优化gRNA设计提高CRISPR/Cas9系统中基因编辑效率的方法

CRISPR/Cas9系统是一种广泛应用于动物、植物、真菌、细菌的新一代基因定点编辑技术,如何提高g RNA的编辑效率是该技术的关键点也是许多研究者关注的焦点。本研究利用CRISPR/Cas9技术对番茄miR167a前体序列进行基因编辑,根据番茄miR167a前体序列在线设计候选g RNA,同时结合体外编辑检测的方法筛选出能够在体外成功编辑的g RNA-G1,把其连接到含有荧光标记的pP1C.1C表达载体,转化番茄子叶,产生愈伤组织数116个,得到5个含有表达载体的材料,经测序发现,其中3个材料发生了编辑。结果表明,通过体外检测和在线软件设计相结合的方法来快速检测g RNA的编辑效率,能筛选出最优的g RNA用于载体的构建,与未采用体外编辑检测来设计g RNA的方法相比,显著提高了CRISPR/Cas9的编辑效率。本研究通过优化g RNA,创新了一种高效利用CRISPR/Cas9进行基因编辑的方法。     

CRISPR/Cas9介导靶向敲除拟南芥MS2基因突变体的鉴定

CRISPR/Cas9(Clustered regulatory interspaced short palindromic repeat/Cas9)基因编辑技术在生命科学领域掀起了一场重大的技术革命,它比锌指核酸酶(ZFNs)和转录激活因子效应物核酸酶(TALENs)技术更易于操作,而且更高效。CRISPR/Cas9系统已经被广泛应用到植物科学研究领域中。本实验选取拟南芥MS2为目的基因,构建植物基因编辑系统的表达载体,并通过农杆菌介导的方法转化拟南芥,从而利用CRISPR/Cas9系统靶向敲除拟南芥MS2基因。对转基因后代的MS2测序结果分析表明,在获得的12个阳性转化植株中,发现了5个阳性植株存在基因序列上的新碱基插入,由此形成CRISPR/Cas9介导的拟南芥MS2突变体。这一工作为后续分析其他物种中MS2同源基因的功能研究提供参考依据。     

稻瘟病抗性基因Pita~2候选基因多位点编辑载体的构建

Pita2是定位于水稻第12号染色体着丝粒区域的稻瘟病广谱抗性基因,前期研究中通过精细定位得到了5个候选基因,其功能及作用原理还不清楚。本研究利用CRISPR/Cas9系统构建Pita2候选基因的多位点编辑载体。首先在候选基因外显子区域找到2个含有PAM序列的特异性靶位点序列,并构建候选基因入门载体SK-gRNA,然后利用同尾酶将SK-gRNA重组载体上的目的片段gRNA酶切,采用一步法将2个gRNA连接到双元表达载体p C1300-Cas9。质粒PCR鉴定以及测序的结果表明,以上5个多位点编辑载体构建成功。后期通过遗传转化并鉴定候选基因表达量与抗病性之间的关系,为水稻稻瘟病抗性基因Pita2功能研究奠定基础。     

遗传发育所在小麦DNA-free基因组编辑方法研究中取得进展

<正>CRISPR/Cas9是目前应用最为广泛的基因组编辑技术,已在作物基因功能研究以及品种改良中取得了巨大的成功。常规植物基因组编辑手段多通过农杆菌或基因枪的方法将CRISPR/Cas9DNA表达框转入并整合到植物基因组中,进而发挥功能对目的基因进行编辑。但是这些方法多存在许多不足,如较高的潜在脱靶效应、易出现嵌合体、     

深黄被孢霉Δ~6-脂肪酸脱氢酶基因克隆及pGAPZαA-D6D表达载体的构建

被孢霉属(Mortieralla isabellina)是目前用于微生物发酵生产γ-亚麻酸(GLA)的主要菌种。根据Δ6-脂肪酸脱氢酶基因保守区以及pGAPZαA载体的多克隆位点设计引物,上下游分别加入ECoRⅠ和XhoⅠ酶切位点,从深黄被孢霉中克隆Δ6-脂肪酸脱氢酶基因(D6D),并与pGAPZαA表达载体进行连接,经酶切与PCR鉴定重组质粒,证明成功构建了pGAPZαA-D6D表达载体。     

CRISPR/Cas9介导靶向敲除拟南芥REVOLUTA基因突变体的鉴定

CRISPR/Cas9系统可对植物的内源基因进行定点编辑,为获得基因缺失突变体提供了新的工具。HD-ZipⅢ家族成员REVOLUTA(REV)是植物发育过程中的关键转录因子。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对拟南芥REV进行特异性定点编辑,构建REV基因编辑表达载体,并利用农杆菌介导的花序浸染法将其转入拟南芥。经潮霉素抗性平板筛选和PCR扩增及测序鉴定,获得7棵转基因株系。对转基因植株REV基因的测序结果显示,有3株均成功在靶点1处产生编辑,且其中1株在靶点2处也成功编辑。该基因编辑突变体的获得为后续深入研究REV基因在拟南芥形态发育过程中的作用提供了新的遗传材料。