菠萝八氢番茄红素脱氢酶基因Aco-PDS1编辑株系的构建

摘要

为建立菠萝基因编辑技术体系，本研究对菠萝八氢番茄红素脱氢酶基因进行了分析，发现菠萝基因组中有两个八氢番茄红素脱氢酶基因，其中Aco-PDS1与其他植物PDS序列相似度高于Aco-PDS2与其他植物PDS序列的相似度。在根、叶、冠芽、未成熟果肉、成熟果肉中，Aco-PDS1的表达量均高于Aco-PDS2的表达量。在不同组织间，Aco-PDS1和Aco-PDS2在冠芽中的表达量最高，其次是在叶、成熟果肉、未成熟果肉和根中。对Aco-PDS1进行基因编辑后在含有潮霉素的培养基上进行筛选，存活下来的愈伤组织分化成苗，绝大多数幼苗叶片呈现纯白化状态，成苗后不久便死亡。存活下来的幼苗的叶片多为浅绿色或者细线型绿色。与对照相比，这些植株生长缓慢，长势弱，叶片白化。对基因编辑株系的PAM附近序列进行PCR扩增测序，结果显示，在这些株系PAM序列附近的序列都发生了变异。变异类型有删除和插入删除。其中株系22删除最多，共删除了10个核苷酸。株系2、12、30突变结果造成了终止密码子。对突变株系叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量进行分析，结果显示，所有突变株系的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量都显著低于对照。株系12的色素含量最低，最高的是22。以上结果表明在这些突变体株系中，Aco-PDS1基因已经被成功进行了编辑突变，CRISPR-Cas9系统能够运用于菠萝基因编辑。