アグロバクテリウム-媒介遺伝子変換、トランスジェニック産生、および米における男性生殖発達の研究への応用

Dawei Xu; Palash  Chandra Mondol; Muhammad Uzair; Matthew R. Tucker; Dabing Zhang

doi:10.3791/61665

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方法論記事

アグロバクテリウム-媒介遺伝子変換、トランスジェニック産生、および米における男性生殖発達の研究への応用

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DOI:

10.3791/61665

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2020年10月6日

Dawei Xu^*¹^,² , Palash Chandra Mondol^*¹ , Muhammad Uzair¹ , Matthew R. Tucker³ , Dabing Zhang¹^,³

¹Joint International Research Laboratory of Metabolic and Developmental Sciences, Shanghai Jiao Tong University-University of Adelaide Joint Centre for Agriculture and Health, School of Life Sciences and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University, ²College of Agronomy, Anhui Agricultural University, Heifei, China, ³School of Agriculture, Food and Wine, University of Adelaide

^* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

この研究は、CRISPR-Cas9ゲノム編集技術を使用して内因性遺伝子 OsABCG15 をノックアウトし、続いて修飾 されたアグロバクテリウム媒介変換プロトコルを使用して、米中に安定な男性滅菌ラインを生成することを説明する。

要約

男性の無菌性は、通常、男性の生殖器官/配偶体の機能的欠陥によって特徴付けられるハイブリッド種子生産のための重要な農学形質である。CRISPR-Cas9ゲノム編集技術の最近の進歩により、特定の部位における内因性候補遺伝子の高い編集効果とタイムセービングノックアウト突然変異が可能になります。さらに、米のアグロバクテリウム媒介性遺伝子改変は、多くの公的および民間の研究所で広く採用されている遺伝子改変のための重要な方法でもあります。本研究では、CRISPR-Cas9ゲノム編集ツールを用いて、JaPONICa品種におけるOsABCG15の標的ゲノム編集により、3つの男性無菌変異株の生成に成功した。我々は、米中のハイブリッド種子生産のための遺伝的発育の優れた手段を提供することができる改変されたアグロバクテリウム媒介米変換法を使用した。トランスジェニック植物は2~3ヶ月以内に得ることができ、ホモ接合形質転換体はPCR増幅とサンガーシーケンシングを用いた遺伝子型入力によりスクリーニングされた。男性の無菌ホモ接合系の基本的な表現型特徴付けは、米雄生殖器官の顕微鏡観察によって行われ、ヨウ素カリウム(I2-KI)を開発するアンサーの半薄い断面₂染色による花粉生存率解析を行った。

概要

米は、特に発展途上国で最も重要な食糧作物であり、世界人口の半分以上の主食です。全体として、米穀物の需要は増加しており、2030年には50%、2050年には100%増加¹^,すると予測^{されている}。今後の米産出量の改善は、米を単一植物研究の優れたモデルにする多様な分子および遺伝的資源を活用する必要があります。これらには、効率的な変換システム、高度な分子地図、および長年^{にわたって}生成された表現されたシーケンスタグの一般にアクセス可能なデータベース^が^{含まれます。}作物の収量を改善するための1つの戦略は、ハイブリッド種子生産^5、その中心的な要素は、男性の生殖能力を操作する能力です。穀物作物における男性の生殖能力の分子制御を理解することは、ハイブリッド種子生産を改善し、作物の生産性を高めるために実用的な技術に重要な知識を翻訳するのに役立ちます^6,^,⁷.

遺伝子変換は、作物植物における外来遺伝子の導入や内因性遺伝子の操作を可能にし、遺伝子組み換えラインの生成を可能にするため、基礎研究および商業農業の....