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公司新闻
使用非转基因策略编辑植物基因组的方法
点击次数：1122发布时间：2019/12/20 15:38:50
传统植物培育策略已经发展多年W将需要的性状导入植物物种中，如增加的耐旱 性和作物产量。运类策略的缺陷在于它们一般需要连续多轮的杂交，并且因此可能花费多 年才能成功改变特定植物性状。随着转基因技术的出现，可能通过导入转基因构建体来工 程改造具有基因组变化的植物并因此避免了对传统植物培育的需要。然而，运些转基因技 术也具有几大缺陷。首先，向基因组中插入转基因（如由根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens)介导）在很大程度上是随机的并且可能导致多次插入，运可能造成难W在分 离期间追踪不同染色体上存在的多个转基因。此外，由于其染色体环境，转基因的表达可能 是无法预测的，并且在许多情况中，转基因的表达是沉默的。另外，已经证明转基因植物的 生产是非常有争议的话题，公众的观点通常是反对产生运类变种，尤其是设及的变种是将 在广大地域上生长并用作人类消耗的食物的作物植物时。
植物基因工程改造的上述优势并不必然减轻公众对经工程改造的植物物种的生 产和广泛生长的恐惧。因此，运一问题的解决方法是可W祀向的方式精确改变植物的基因 组而不使用传统转基因策略的方法。本发明通过提供对植物基因组的祀向、非转基因编辑 的方法提供了运种解决方案。运些方法更具体地依赖向植物细胞中导入蛋白质或mRNA形式 的序列特异性核酸酶，其异位到核中且作用是在预定基因座处精确切割DNA。切割修复期间 产生的错误使得能够导入功能损失(或功能获得)突变同时不向基因组中导入任何外源遗 传物质。
允许对植物基因组进行祀向修饰的方法可能克服运些问题中的前两个，从而可能 使转基因插入物祀向有助于基因表达的单个染色体位点，因此降低或消除多次转基因插入 和沉默事件的概率。已经使用经工程改造的锋指核酸酶(ZFN)在多个物种中证明祀向的基 因组修饰，其允许在预先选定的基因座处产生双链DNA断裂点并且W祀向的方式进行后续 的转基因插入。运一技术的一种变化是 简单使用ZFN来在选择的基因座处产生断裂点，然后允许通过NHEJ(非同源末端连接)来修 复DNA。在运一过程中，错误通常被引入新连接的区域(例如，核巧酸缺失)并且该方法能够 对选择的植物基因进行祀向诱变W及能够插入转基因构建体。
允许对植物基因组进行祀向修饰的方法可能克服运些问题中的前两个，从而可能 使转基因插入物祀向有助于基因表达的单个染色体位点，因此降低或消除多次转基因插入 和沉默事件的概率。已经使用经工程改造的锋指核酸酶(ZFN)在多个物种中证明祀向的基 因组修饰，其允许在预先选定的基因座处产生双链DNA断裂点并且W祀向的方式进行后续 的转基因插入。运一技术的一种变化是 简单使用ZFN来在选择的基因座处产生断裂点，然后允许通过NHEJ(非同源末端连接)来修 复DNA。在运一过程中，错误通常被引入新连接的区域(例如，核巧酸缺失)并且该方法能够 对选择的植物基因进行祀向诱变W及能够插入转基因构建体。
在开发本文所述的方法之前，植物细胞的遗传修饰需要稳定基因组整合W体内表 达核酸酶或DNA修饰酶的转基因盒。一般通过农杆菌介导的植物物种转化来实现运类整合。 然而，如本文所述，可通过向植物细胞中导入纯化的核酸酶蛋白或编码运类核酸酶的mRNA 来实现稳定且可重复的基因组修饰。运是预料之外的效果，因为重组核酸酶或纯化的mRNA 不被认为足W对植物染色体或细胞器DM产生显著影响。
本文描述了使用非转基因策略编辑植物基因组的方法。向植物细胞中导入纯化的 核酸酶蛋白或编码该核酸酶蛋白的mRNA形式的序列特异性核酸酶(包括ZFN、寻祀核酸内切 酶、了4心效应子核酸酶、CRISPR相关系统[Cas9])。在CRISPR相关系统
在一个方面中，本发明设及对植物基因组进行祀向遗传修饰而不插入外源遗传物 质的方法。本文可包括(i)提供含有待修饰的内源性基因的植物细胞，（ii)得到含序列识别 结构域和核酸酶结构域的序列特异性核酸；（iii)用序列特异性核酸酶转染植物细胞，和 (iv)在基因组中诱导一个或多个双链DNA断裂(DSB)W产生在植物基因组中具有可检测祀 向基因组修饰且不存在任何外源遗传物质的植物细胞。可通过非同源末端连接(NHEJ)来修 复 DSB。
