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科学|华中农大近期科学研究进展

在油菜油脂合成研究上取得进展
近日 ， 油菜团队在The Plant Journal在线发表了题为“Development and screening of EMS mutants with altered seed oil content or fatty acid composition in Brassica napus”的研究成果 。该研究通过EMS创建一个大规模的油菜突变体库 ， 筛选并鉴定了一批油菜含油量和脂肪酸组成突变体 ， 为油菜功能基因组学研究和遗传改良提供了宝贵的遗传资源 。
油菜是我国重要的油料作物 ， 是继大豆和棕榈后的世界第三大植物油来源 。提高种子含油量是油菜育种的重要目标之一 ， 我国的甘蓝型冬油菜主要品种种子含油量在40%左右 ， 比国外的优良品种低3-5个百分点 。种子中油脂合成和积累是一个复杂的代谢调控网络 ， 涉及多条代谢途径和数百个基因 。但是 ， 油菜的油脂生物合成机制仍然不清楚 ， 这大大阻碍了油菜含油量的遗传改良 。
为研究油菜油脂生物合成机制 ， 创建可用于油菜育种的种质资源 ， 该研究以中双11为亲本 ， 创建了一个约为10个M2单株的EMS突变体库 。全基因组水平变异分析显示在M2 ， M3和M4突变体中由EMS诱导产生的SNP和InDel变异平均分别为24,576、33,507和29,266个 。另外还预测了突变体中变异对基因功能的影响 。从98,113份M2株系的种子筛选出1,886份含油量与脂肪酸突变体 ， 加代后进一步鉴定了686份稳定的突变体 。对M4世代的7份代表性的油酸升高突变体进行基因组测序分析 ， 鉴定到了调控油酸水平的FAD2和ROD1基因存在的变异 ， 为油菜高油酸育种创造了有利用价值的基因资源 。
该研究通过构建大型油菜EMS突变体库筛选出686份种子含油量和脂肪酸突变体 ， 为油菜功能基因组学研究和油菜含油量和脂肪酸的遗传改良提供了重要的资源 。
华中农业大学植物科学技术学院博士研究生唐珊为论文第一作者 ， 郭亮教授和杨庆勇副教授为论文通讯作者 ， 博士研究生刘东旭、鲁少平副研究员参加了该研究工作 。
构建基于猪CRISPR文库技术的高通量功能基因筛选平台
近日 ， 动物遗传育种团队在Nature Communications杂志上在线发表了题为“CRISPR screening of porcine sgRNA library identifies host factors associated with Japanese encephalitis virus replication”的研究成果 。该研究构建了基于猪全基因组CRISPR/Cas9敲除文库技术的高通量功能基因筛选平台 ， 并运用该技术鉴定和筛选出参与乙型脑炎病毒复制的必需宿主基因 。这一研究对猪抗病育种及具有育种价值的关键功能基因发掘具有重要参考价值 。
随着家猪基因组测序技术的日趋完善 ， 以及全基因组选择在猪育种中的逐步应用 ， 家猪基因组学的研究快速进入功能基因组时代 。借助CRISPR/Cas9基因编辑技术 ， 国内外已经构建出多种基因编辑猪模型 。然而 ， 具有重大育种价值的可编辑基因和靶点的缺乏 ， 制约了猪基因编辑育种研究工作进程 ， 基因编辑技术的发展为从全基因组水平筛选重要功能基因提供了契机 。基于此 ， 该研究团队利用自主开发的sgRNA文库设计软件 ， 以家猪为对象 ， 针对猪的几乎全部蛋白编码基因、长链非编码RNA和微小RNA ， 设计和构建了一个高质量sgRNA表达载体文库与突变细胞文库（PigGeCKO, v1.0 ， 图1） 。随后 ， 该研究团队利用猪的全基因组CRISPR敲除文库技术 ， 成功实现了高通量筛选和鉴定参与乙型脑炎病毒复制的关键宿主因子 。
科学|华中农大近期科学研究进展
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猪全基因组CRISPR敲除文库（PigGeCKO）设计和构建
基于全基因组CRISPR文库设计构建关键功能基因高通量筛选平台 ， 对于功能基因组研究和品种改良具有重要产业价值 ， 更将大力推动家猪功能基因鉴定进入精准、高通量研究的新阶段 ， 为基因功能鉴定和育种提供新思路和新策略 。近年来 ， 该团队在sgRNA设计软件开发（biootools.com）、高效准确评估sgRNA活性与脱靶效应、基于CRISPR筛选文库的功能基因挖掘及基因编辑猪育种新材料创制等方面取得系统性研究成果 ， 为猪功能基因组与育种研究增添了新利器 。


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