葡萄(VitisviniferaL.)具有重要的经济和文化价值,推动了快速遗传改良的需求,以满足气候和市场需求。

推进葡萄栽培开创性的葡萄树无转基因CRISPR基因组编辑

虽然传统育种速度缓慢,而且转基因(GM)品种由于安全问题而面临监管障碍,但CRISPR/Cas9已成为精确基因组编辑的一种有前景的工具。尽管CRISPR/Cas9应用成功地增强了葡萄树的抗病性并了解了基因功能,但迄今为止已经产生了转基因植物,这与许多国家现行的转基因植物管理法规不相容。

因此,当前的挑战在于完善CRISPR/Cas9递送方法,以生产无转基因、经过编辑的完整葡萄植物,而不会发生意外的遗传变化。

2022年10月,园艺研究发表了一篇题为“使用CRISPR/Cas9核糖核蛋白复合物进行葡萄藤无DNA基因组编辑,然后进行原生质体再生”的观点。

在这项研究中,葡萄细胞系cv。ThompsonSeedless经过基因工程改造,可过度表达GFP以进行基因组编辑。通过组织培养技术,约10%的体细胞胚胎在约10周后诱导表达GFP的胚性愈伤组织。这些用于提取原生质体,实现了约30%的原生质体到整株植物的再生效率,并且所有分离的原生质体都是带有GFP信号的转基因。

然后使用名为RNP1、RNP2、RNP3和RNP4的CRISPR/Cas9核糖核蛋白(RNP)敲除这些转基因原生质体中的GFP基因。其中,转染RNP2和RNP4的两个胚缺乏GFP荧光,从成熟子叶胚到整株的效率分别为23%和34%。

CRISPR编辑后,鉴定出两个GFP阴性胚胎,表明基因敲除成功。进一步的分析证实了目标GFP基因突变,移码导致这些植物中GFP表达丧失。

总之,这项研究有效地证明了体细胞胚胎发生和CRISPR/Cas9基因组编辑在葡萄树中的整合,为农业中更广泛接受的修改铺平了道路。