利用CRISPR-Cas9系統提高大豆油含量的研究

《利用CRISPR-Cas9系統提高大豆油含量的研究》是谷丹為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：利用CRISPR-Cas9系統提高大豆油含量的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：谷丹
• 依託單位：中國科學院植物研究所

項目摘要

大豆（Glycine max）是重要的油料作物，提高大豆種子油（triacylglycerol，TAG）含量是農學家和基因工程學家重要的研究內容。抑制種子發育過程中TAG的分解代謝是提高種子油含量的主要研究策略之一。糖依賴型脂酶（SUGAR-DEPENDENT1 Lipase, SDP1）是一種特異性降解TAG的脂肪酶，抑制其活性有可能大幅度提高大豆TAG含量。本項目利用CRISPR-Cas9系統和我們建立的大豆遺傳轉化體系敲除大豆脂酶GmSDP1基因，創製遺傳穩定的GmSDP1缺失突變體（gmsdp1）；通過考察突變體gmsdp1中TAG合成途徑重要酶基因的表達、油體特徵、極性脂和TAG含量及其脂肪酸組成等，揭示GmSDP1基因在大豆TAG生物合成及分解代謝中的功能；同時，通過考察突變體gmsdp1的生物學特性、種子特徵及農藝性狀，確定GmSDP1基因在提高大豆油含量遺傳改良中的價值。

結題摘要

大豆（Glycine max）是重要的油料作物。抑制種子發育過程中TAG的分解代謝是提高種子油含量的主要研究策略之一。糖依賴型脂酶（SUGAR-DEPENDENT1 Lipase, SDP1）是一種特異性降解TAG的脂肪酶，抑制其活性有可能大幅度提高大豆TAG含量。本項目利用CRISPR-Cas9系統在大豆髮根中敲除了大豆脂酶GmSDP1基因，創製了穩定遺傳的GmSDP1缺失突變體（gmsdp1）。通過考察大豆髮根突變體gmsdp1中TAG合成途徑重要酶基因的表達、TAG含量及其脂肪酸組成等, 我們發現GmSDP1基因的敲除可以提高TAG的合成，並改變其他關鍵酶基因的表達。這些研究這揭示了GmSDP1基因在大豆TAG生物合成及分解代謝中的功能。此外，我們成功建立了高效的大豆外源基因導入體系，獲得了大量轉基因愈傷和抗性芽。本項目探索了提高大豆油脂含量的新途徑，為大豆油產量和品質改良提供理論依據和技術。