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靶向番茄SlACS2基因CRISPR-Cas9sgRNA的设计和分析
  • ISSN号:1000-4025
  • 期刊名称:《西北植物学报》
  • 时间:0
  • 分类:Q986[生物学—人类学] S641.2[农业科学—蔬菜学;农业科学—园艺学]
  • 作者机构:[1]农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室,作物遗传与分子改良山西省重点实验室(山西省农业科学院作物科学研究所),太原030031, [2]新疆生产建设兵团第6师农业科学研究所,新疆五家渠831300, [3]山西大学生物工程学院,太原030006
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(No.30971838);山西省应用基础研究项目(No.201601D011075).
中文摘要:

番茄为呼吸跃变型果实,伴随呼吸跃变产生大量乙烯,即系统II乙烯,易使番茄果实过熟,导致腐烂变质。SlACS2是番茄系统II乙烯合成的限速酶,通过CRISPR-Cas9基因组编辑系统修饰该基因,调控系统II乙烯过量表达,将迟滞番茄过熟。本研究基于RNA-seq建立了SlACS2基因的数字表达谱,表明该基因呈果实特异性表达,在植株的根、茎、叶等部位不表达。SlACS2位于番茄1号染色体,含4个外显子和3个内含子。利用在线工具CRISPRdirect和CRISPR-P发现第1、2、3外显子分别具有18、9和11条sgRNA。其中,sgRNA1-14和sgRNA3-8及二者的近PAM的12 nt种子序列在番茄基因组是唯一序列,GC含量高于40%,不存在TTTT终止序列。BLAST结果表明,sgRNA1-14和sgRNA3-8与GenBank公布的8条SlACS2同源序列高度一致,位于该基因的保守区,而与SlACS4和SlACS6的同源序列存在多个SNP,预示这2条sgRNA可用于番茄不同品种SlACS2基因的靶向编辑,并可规避对SlACS家族其它同源基因的脱靶效应。

英文摘要:

Tomatoes are typical climacteric fruits and produce large amounts of ethylene, i.e. system II ethylene with the climacteric, which makes the tomato fruits overripe and Perishable. ACC synthase 2 in tomato (SlACS2) is the key enzymy during the process of biosynthesis of the system II ethylene. Suppressing the expression of the system II ethylene will postone the fruits overripen by using CRISPR-Cas9 genome editing system to modify the SlACS2 gene. In this study the digital expression profile of SlACS2 based on RNA-seq shows that SlACS2 gene is expressed specifically in fruit. SlACS2 gene is located in chromosome 1 of tomato, containing four exons and three introns. In the first, second and third exon, 18, 9 and 11 sgRNAs are found by using related online tools CRISPRdirect and CRISPR-P respectively, sgRNAI-14 and sgRNA3-8, and their 12nt seed sequences proximal the protspacer adjacent motif (PAM) all are unique and no completely homologous sequences in other location of tomato genome is found. The GC content is higher than 40% and there is no termination sequence TTTT in sgRNAI-14 and sgRNA3-8. The BLAST results show that sgRNAI-14 or sgRNA3-8 is highly consistent with the sequences of the homologous sites of eight SlACS2 homologous genes, suggesting that the two sgRNAs are located in the conserved regions of SlACS2 gene. Multiple single nucleotide polymorphisms (SNPs) are found between sgRNAI-14 or sgRNA3-8 or their respective seed sequence and the sequences of the homologous sites of SlACS6 or SlACS4, indicating that the two sgRNAs can be used to edit the SlACS2 gene in different varieties with minimal off-target effects for other members in SlACS family.

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期刊信息
  • 《西北植物学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:西北农林科技大学 陕西省植物学会
  • 主编:赵忠
  • 地址:陕西杨陵邰城路3号西北农林科技大学
  • 邮编:712100
  • 邮箱:xbzwxb@vip.163.com
  • 电话:029-87082936
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4025
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1091/Q
  • 邮发代号:52-73
  • 获奖情况:
  • 全国优秀期刊,中国自然科学核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:46104