作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/9/24 11:59:13
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科学家创制小麦抗二硝基苯胺新种质

 

小麦的高效种植与除草剂的有效应用密不可分。二硝基苯胺作为微管组装干扰剂,具有高效、低毒和除草谱的特点,应用潜力较大。然而,二硝基苯胺的土壤残留会影响小麦萌发生长,鲜有小麦品种耐受该药剂,这大大限制了其在小麦生产中的应用。CRISPR的腺嘌呤碱基编辑器(ABE)是作物育种的有力工具。然而,在小麦等多倍体作物中,常需要同时突变多个等位基因来实现快速育种。现有ABE编辑效率较低,应用受到限制。

近日,山东师范大学生命科学学院教授马长乐团队在《作物学报(英文版)》在线发表研究论文。研究团队利用新创建的小麦高效腺嘌呤编辑器WhieABE8e,对小麦α类tubulin基因进行多位点精准突变,实现了小麦抗二硝基苯胺种质的快速创制,为小麦抗除草剂品种改良提供了参考。

腺嘌呤脱氨酶(TadA)是ABE的重要功能组分。2020年,David Liu团队开发了新型脱氨酶TadA8e,用于ABE后比之前版本的TadA7.10编辑效率显著提高。TadA8e近期已在植物中获得应用,并在水稻中被证明优于TadA7.10。在同期研究中,该文作者采用TadA8e,结合编辑器结构优化和小麦密码子优化,构建出小麦高效腺嘌呤编辑器WhieABE8e。通过检测其对小麦原生质体中GFP-mCherry报告系统和内源靶基因以及植株中tubulin的编辑情况,证明小麦中TadA8e介导的腺嘌呤编辑效率优于TadA7.10。

Tubulin是二硝基苯胺类除草剂的作用靶点。已有研究发现,牛筋草和水稻中α类tubulin的Met-268-Thr突变可以提高植物对该药剂的耐受性。该文作者鉴定到小麦的α类tubulin基因,并使用WhieABE对抗性相关保守位点精确编辑,在多个tubulin位点同时实现Met to Thr的突变,获得了有效耐受二硝基苯胺类除草剂的小麦种质材料,为小麦抗除草剂品种改良提供参考。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.08.0086

 
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