利用pHDE—Cas9构建巨桉CTX基因家族CRISPR载体

对照条带大小一致,约600 bp,阳性率达100%,初步确定priDE-CTXA、priDE-CTXB和priDE-CTXC构建成功。

2.4重组质粒的PCR鉴定结果

从图4可看出,以从2.3阳性结果中随机挑选6个重组质粒为模板进行重组质粒PCR扩增,6个样品均能扩增出约600 bp片段,与阳性对照一致,证明重组载体构建成功。

2.5重组质粒的测序结果

从PCR鉴定呈阳性的6个重组质粒中随机挑选1个质粒进行测序,并对测序结果进行DNASTAR分析(图5~图7)。从图5可看出,priDE-CKXA质粒预期序列为CTKA standard Seq,靶点基因敲除后的预期序列为No-treatment Control Group Seq,序列分析CTXAstandard Seq与测序结果一致,priDE-CTXA重组质粒未发生突变,测序峰图对比的序列未出现异常,说明pHDE-CTXA重组载体构建成功。从图6可看出,pHDE-CTXB重组质粒预期序列为CTXB standardSeq,靶点基因敲除后的预期序列为No-treatmentControl Group Seq,序列分析CTXB standard Seq与测序结果一致,priDE-CTXB未发生突变,测序峰图对比的序列未出现异常,说明pHDE-CTXB重组载体构建成功。从图7可看出,priDE-CTXC重组质粒预期序列为CTXC standard Seq,靶点基因敲除后的预期序列为No-treatment Control Group Seq,序列分析CTXC standard Seq与测序结果一致,priDE-CTXC未发生突变,测序峰图对比的序列未出现异常,说明priDE-CTXC重组载体构建成功。

3讨论

用传统的克隆方法构建一个载体需对目的基因进行PCR扩增、胶回收、目的片段和载体酶切回收、连接转化及鉴定等操作,整个过程需耗时4~5 d(付莉莉等,2016)。本研究与其不同,采用同源重组技术进行重组质粒构建时无需回收插入片段和载体,组装时间短,整个过程仅需2-3 d,且重组质粒比率达100%,重组效率高。相对于传统的基因克隆技术,同源重组技术无须对PCR产物进行纯化、酶切等特殊处理,也不受酶切位点的限制,能在载体无法选择合适酶切位点时实现基因克隆;在引物设计时无需引入酶切位点的保护性碱基,避免对酶切效率产生影响,从而降低克隆失败的概率(Brooks,et a1.,2014)。

CRISPR是一种简单高效、能在全基因组水平上选择对目的基因调控表达的技术,与传统的RNA干扰技术(RNAi)相比,效率更高,用于开展基因功能研究更直接,获得的结论更可靠(Doudna and Char-pentier,2014),通过CRISPR干扰可沉默任意数量的单个基因(Mao et a1.,2017),對靶目标位点的选择也十分灵活,可实现对所有基因进行定点编辑(Mus-solino and Cathomen,2013;Brooks et al.,2014)。本研究结果也表明,根据Crisprscan找到目的基因的高评分靶点,利用Rgenome评估其脱靶情况,根据低脱靶高评分的靶点设计引物,用特异性引物扩增CTXA、CTXB和CTXC 3个目的片段,PCR产物用琼脂糖凝胶电泳后切胶回收,产物用低温冷冻法高速离心即得到纯化的CTXA、CTXB和CTXC片段,纯化后的片段在重组酶作用下与经Bsa I酶切后线性化的priDE载体相连接,重组子通过菌落PCR初步验证、重组子单克隆PCR验证及最后的测序验证,已成功构建priDE-CTXA、oHDE-CTXB和pHDE-CTXC 3个同源表达载体,可为桉树其他CRISPR/Cas9表达载体的构建提供借鉴,也可进一步利用根瘤农杆菌介导将CRISPR/Cas9转入巨尾桉的愈伤组织,获得转基因型愈伤组织或转基因尾巨桉,并通过检测突变材料中细胞分裂素合成酶的合成情况,验证CRISPR/Cas9表达载体的有效性,推动桉树分子育种技术及基因功能研究进程。

桉树是我国南方重要的工业用材林树种,具有速生、丰产特性及良好的经济、生态和社会效益(邓紫宇等,2016;Ouyang and Li,2016)。近年来,桉树再生及转化体系的高效建立及基因工程技术的成功应用,为定向改良其基因组成、研究相关基因功能奠定了基础。本研究使用高效基因组定向编辑的CRISPR/Cas9技术体系,无需引入外源基因,不存在转基因争议,生物安全性高(Hui et a1.,2014;Zhanget a1.,2016),为桉树材质改良、抗性育种提供了一种具有广阔应用前景的技术体系。

4结论

本研究利用pHDE-Cas9成功构建了巨桉CTX基因家族CRISPR载体,构建过程快速、高效,为桉树基因组定点编辑打下了基础,也可为其他桉树CRIS-PR/Cas9表达载体的构建提供借鉴。

(责任编辑 思利华)

推荐访问:载体 基因 构建 利用 家族