大豆GmFAD2基因家族鉴定及基于CRISPR/Cas9编辑载体的构建

作者：周俊名; 李泽远; 李米涵; 栾鑫超; 王丽雪; 刘宜萱; 姚丹

来源：吉林农业大学学报, 2022, 1-11.

DOI：10.13327/j.jjlau.2022.1858

• 大豆
• GmFAD2基因
• CRISPR/Cas9
• 编辑载体
• 生物信息学分析

GmFAD2基因是控制油酸向亚油酸转化的关键基因，决定了大豆种子中多不饱和脂肪酸的含量与比例。近年来，关于GmFAD2基因家族的研究报道主要集中在通过基因编辑技术或诱变育种的方式作用到该基因上，阻止大豆脂肪酸脱氢酶催化油酸转化为亚油酸，进而提高大豆油酸含量。本研究一方面对大豆GmFAD2基因家族进行生物信息学分析，另一方面以CRISPR/Cas9编辑技术为研究基础，通过NCBI中查询的基因序列，采用CRISPR-P在线网站设计GmFAD2-1A（Glyma10g42470.1）、GmFAD2-1B（Glyma20g24530.5）、GmFAD2-2A（Glyma19g32930.1）、GmFAD2-2B（Glyma19g32940.1）和GmFAD2-2C（Glyma03g30070.1）等5个关键酶单基因的sgRNA序列及靶点分析。以pBGK015为载体骨架，以GmU6为特异性启动子，分别构建5个单基因编辑载体并借助发根农杆菌转化技术对编辑载体的效率进行了有效评估。生物信息学分析显示，大豆GmFAD2基因家族5个关键酶基因不均匀的分布在不同的3条染色体上，编码的蛋白质定位预测均在内质网中，与多个参与油脂合成的相关蛋白产生互作关系。PCR验证和测序结果表明，5个编辑载体构建成功，且5个载体的转化效率均在80%以上，突变类型包括碱基的替换、缺失和插入。本文研究为后续基于CRISPR/Cas9介导大豆遗传转化和获得高油酸突变体种质资源奠定前期基础。

• 单位
  生命科学学院; 吉林农业大学