小麥作爲世界上種植範圍最廣的糧食作物之一意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!OG视讯·(中国区)官方平台网站官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，其産量是全球糧食安全的重要保障沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口zoty中欧·(中国有限公司)官方网站。而利用雜交育種技術創制雜交小麥是提高小麥産量的有效途徑之一意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。雄性不育突變體是雜交種子生産的潛在種質球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口。研究表明尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口，雄性不育除編碼基因外球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会球友(官方)App下载-球友直播，還與小麥花藥中幹擾小RNA(phasiRNAs)有關球友(官方)App下载-球友直播沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，但其具體功能和作用機制仍不清楚OG视讯·(中国区)官方平台网站。

2023年1月球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会，山东省农业科学院作物研究所李根英研究员團隊在期刊 Plant Biotechnology Journal 上发表了题为：“CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of TaDCL4, TaDCL5 and TaRDR6 induces male sterility in common wheat〞的研究论文尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发OG视讯·(中国区)官方平台网站，该研究通过结合CRISPR/Cas9编辑和非编码RNA测序分析PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台，阐明了小麦花粉败育的分子机制OG视讯·(中国区)官方平台网站官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，为小麦细胞核雄性不育提供了新的基因资源PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口。该研究中lncRNA、small RNA的测序和分析由諾禾致源提供意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!球友(官方)App下载-球友直播。

文章概況

CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of TaDCL4, TaDCL5 and TaRDR6 induces male sterility in common wheat

发表期刊：Plant Biotechnology Journal

發表時間：2023.01.04

測序技術：lncRNA-seq、miRNA-seq

研究亮點

該研究利用農杆菌介導的CRISPR/Cas9技術沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!球友(官方)App下载-球友直播K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发，選取了小麥雄蕊發育相關phasiRNA合成路徑中的三個關鍵基因TaDCL4、TaDCL5和TaRDR6並進行精准基因編輯zoty中欧·(中国有限公司)官方网站PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，獲得了小麥雄性不育突變體官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，通過對這些突變體進行非編碼RNA測序zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，發現這三個基因參與了phasiRNA的産生過程球友(官方)App下载-球友直播，並闡明了其造成花粉敗育的原因球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!。這爲小麥細胞核雄性不育提供了新的基因資源沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。

主要研究結果

 01 通過基因組編輯創建dcl4、dcl5和 rdr6突變體 

先前的研究表明球友(官方)App下载-球友直播尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台，禾谷類植物中phasiRNA合成路徑的關鍵基因爲dcl4、dcl5和 rdr6；qRT-PCR分析也表明意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台OG视讯·(中国区)官方平台网站，小麥中TaDCL4、TaRDR6和TaDCL5在花藥的不同發育階段表達不同OG视讯·(中国区)官方平台网站，表明它們在小麥花藥發育中具有重要作用PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台球友(官方)App下载-球友直播球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会。爲進一步研究其功能尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会OG视讯·(中国区)官方平台网站，利用基因編輯成功創制了它們的突變體OG视讯·(中国区)官方平台网站。在小麥中OG视讯·(中国区)官方平台网站意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，dcl4基因有三個拷貝PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，只有同時突變掉這三個部分同源基因PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，dcl4突變體才會表現出雄性不育的表型沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，即花藥瘦星蛴鸦�-qy球友会-（中国）千亿球友会PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心。�花粉粒少尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口，碘化鉀染色後呈黃色球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发zoty中欧·(中国有限公司)官方网站。此外沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!OG视讯·(中国区)官方平台网站官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，除雄性不育外意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!，dcl4突變體的植株矮幸獍�4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口球友(官方)App下载-球友直播。�穗子變小OG视讯·(中国区)官方平台网站。 rdr6基因在小麥中只有兩個拷貝尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台，位于chr3B和chr3D染色體上PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台OG视讯·(中国区)官方平台网站。當兩個部分同源基因的編輯效率同時達到75％以上時zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，rdr6突變體表現出約一半分蘖可育官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，一半分蘖不育；當編輯效率接近100％時沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!OG视讯·(中国区)官方平台网站zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，種子萌發率變低球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!，萌發出來的突變體分蘖數偏多並將終生處于幼苗期PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台zoty中欧·(中国有限公司)官方网站。dcl5基因在小麥中有三個拷貝球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会，位于chr1A、chr1B和chr1D染色體上球友(官方)App下载-球友直播K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发zoty中欧·(中国有限公司)官方网站。DCL5-1B的DEAD結構域偏凶鹆�官方网站官网入口-人生搏中国官网入口。瑏K且不含Helicase_C和Dicer_dimmer這兩個結構域沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心。當DCL5-1D突變率達到70％以上時沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!，dcl5突變體表現出雄性不育的表型K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发。除此之外OG视讯·(中国区)官方平台网站zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，在dcl5突變體中未觀察到其他的不利農藝性狀zoty中欧·(中国有限公司)官方网站OG视讯·(中国区)官方平台网站。

圖1 基因組編輯創建dcl4、dcl5和rdr6突變體

 02 dcl4、dcl5和rdr6影響小麥的減數分裂和小孢子發育 

通过对减数分裂期花粉母细胞的染色体压片OG视讯·(中国区)官方平台网站，发现在dcl4和rdr6小麦突變體中意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!球友(官方)App下载-球友直播，均只有部分花粉母细胞可以通过减数分裂过程K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发OG视讯·(中国区)官方平台网站，因此可观察到的成熟花粉粒较少K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发球友(官方)App下载-球友直播球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会。在减数分裂的配对和染色体排列在赤道板上这两个时期K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发，dcl4突變體的个别染色体发生滞后球友(官方)App下载-球友直播OG视讯·(中国区)官方平台网站，并在二分体和四分体时期沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，出现多核现象OG视讯·(中国区)官方平台网站，最终导致细胞分裂的异常尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口zoty中欧·(中国有限公司)官方网站K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发。rdr6突變體主要表现为二分体和四分体分裂时细胞间有黏连OG视讯·(中国区)官方平台网站，不能彻底分离球友(官方)App下载-球友直播zoty中欧·(中国有限公司)官方网站。dcl5突變體的减数分裂过程正常K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发OG视讯·(中国区)官方平台网站，但当四分体分化为小孢子后球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，在小孢子出现萌发孔后zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，开始变得异常球友(官方)App下载-球友直播zoty中欧·(中国有限公司)官方网站尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口，最终也不能发育为成熟的小孢子PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会OG视讯·(中国区)官方平台网站，此外有部分小孢子出现了两个萌发孔zoty中欧·(中国有限公司)官方网站官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发。

图2 对减数分裂期花粉母细胞的染色体进行压片

 03 PhasiRNA在生殖階段的生物合成及作用機制 

通過對小麥幼穗期的小分子RNA測序意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台，發現dcl4突變體中未检测到21-nt phasiRNAzoty中欧·(中国有限公司)官方网站意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发，dcl5突變體中未检测到24-nt phasiRNA官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，而rdr6突變體中只检测到少量的21-nt和24-nt phasiRNA尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口。这说明在小麦中dcl4和dcl5分别参与了21-nt和24-nt phasiRNA的产生沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会OG视讯·(中国区)官方平台网站，而rdr6同时参与了二者的产生过程球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心。通过靶基因预测K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，发现phasiRNA可以靶向编码和非编码RNAPG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台。通过对phasiRNA作用模式的研究发现PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!，RNA切割是phasiRNAs作用于靶转录本的主要方式之一沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发。对phasiRNA下游靶基因进行功能富集分析表明官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，靶基因在蛋白质修饰、碳水化合物生物合成和 ncRNA 代谢等基本生物过程的功能以及生殖过程的调节方面得到了富集意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!OG视讯·(中国区)官方平台网站，有些靶基因功能主要富集在了减数分裂过程K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，比如微管的移动、核和染色质的甲基化修饰等；而有些靶基因则参与绒毡层的分化zoty中欧·(中国有限公司)官方网站球友(官方)App下载-球友直播尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口，花粉壁的发育球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会，以及孢粉素（小孢子和花粉外壁的主要成分）的代谢过程球友(官方)App下载-球友直播。

图3 PhasiRNA靶基因富集分析

 04 多倍體小麥PHAS基因的分化 

爲了進一步了解phasiRNA在物種的保守性球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口，作者通過與水稻基因組比較球友(官方)App下载-球友直播PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，發現只有約1.47％的21-PHAS位點和4.99％的24-PHAS位點能夠比對到水稻基因組上K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口。這表明禾谷類物種中PHAS基因保守性很低K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发OG视讯·(中国区)官方平台网站，但小麥和水稻之間存在共同的靶標尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。通過與小麥祖先種AA、AABB、DD和BB基因組的比較分析發現OG视讯·(中国区)官方平台网站意昂4凯捷体育(中国)创新平台,注册畅享文化之梦!，存在多于60％的來自各亞基因組上的PHAS位點可以比對到祖先種的基因組上沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，但它們在小麥的各亞基因組間卻具有非常低的保守性官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台zoty中欧·(中国有限公司)官方网站，這說明PHAS位點在六倍體小麥合成之前就發生了高度的分化OG视讯·(中国区)官方平台网站球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会球友(官方)App下载-球友直播。

圖4 多倍體小麥PHAS基因的分化

結論

在本研究中PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台，作者發現pahasiRNA廣泛參與雄性配子體發育K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心，並嚴格依賴于TaDCL4、TaDCL5和TaRDR6官网- 杏宇注册| 一站式娱乐平台- 会员登陆中心。研究揭示了phasiRNA生物發生的基因及其前體和靶基因的功能K8·凯发(中国【官网】集团天生赢家一触即发尊龙官方网站官网入口-人生搏中国官网入口。這些發現爲小麥配子體發育提供了重要的見解PG(中国电子)股份有限公司-PG智能科技智慧平台，並爲小麥細胞核雄性不育提供了新的基因資源沐鸣2体育-科技赋能场景,让娱乐更有趣!OG视讯·(中国区)官方平台网站球友(官方)App下载-球友直播。

參考文獻：

 Zhang, R., Zhang, S., Li, J., Gao, J., Song, G., Li, W., Geng, S., Liu, C., Lin, Y., Li, Y. and Li, G. (2023) CRISPR/Cas9-targeted mutagenesis of TaDCL4, TaDCL5 and TaRDR6 induces male sterility in common wheat. Plant Biotechnol J., https://doi.org/10.1111/pbi.14000.