多目标基因组编辑减少了小麦 (Triticum aestivum L.) 谷物的多氧化酶活性

科学领域:

• 农业科学 农业科学
• 生物技术是生物技术.
• 植物遗传学 植物遗传学

背景情况:

• 多氧化酶 (PPO) 是酶,导致小麦产品的不良色.
• 减少PPO活动对于保持小麦面粉,面团和最终使用产品的质量至关重要.
• 现有的小麦低PPO基因变异是有限的,难以选择.

研究的目的:

• 在精英小麦品种中对PPO1和PPO2基因的所有副本进行基因编辑.
• 为了实现PPO谷物活动的极端减少.
• 通过传统育种无法获得的PPO特征引入新变异.

主要方法:

• 使用CRISPR/Cas9基因编辑技术,使用单一指导RNA (sgRNA).
• 在PPO1和PPO2基因内准保存的铜结合域.
• 应用于春季小麦 ("Fielder") 和冬季小麦 ("Guardian", "Steamboat") 品种的编辑.

主要成果:

• 在"Fielder"实现了显著的PPO活动减少 (T2线路高达86.7%).
• 在"卫报"和"蒸汽船" (T1和T2线路) 中,PPO活动减少了90%以上.
• 从编辑的小麦生产线中获得的面团样本中显示减少了棕色变化.

结论:

• 克里斯普尔/Cas9能够进行多目标基因编辑,从而在小麦中显著减少PPO.
• 这种方法可以通过创造有益的遗传变异来补充传统的育种.
• 通过尽量减少收获后加工问题,有效改善小麦的质量特征.