基因编辑技术

摘要： 甜菜病虫草害是甜菜生产中的主要限制因子,虽然我国已建立了成熟的甜菜病虫草害综合防控体系,但防治效率低、抗药性发展快、杂草防控难度大和抗逆育种技术薄弱等诸多问题依然制约着我国甜菜产业的高质量发展.随着现代生物学技术的迅速发展,以转基因为代表的遗传修饰技术在优质作物选育和品质改良中成果丰硕,CRISPR/Cas介导的精准基因编辑技术在作物基因组功能鉴定和开发中彰显出重大应用价值.本文在已有研究的基础上,总结了以转基因为代表的遗传修饰技术在甜菜抗(耐)病虫草害方面的研究进展和应用情况,同时聚焦我国转基因和基因编辑领域的政策法规,并探讨了转基因和基因编辑技术在我国甜菜产业中的发展前景.

摘要： 规律成簇间隔短回文重复序列(Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeat,CRISPR)及其相关蛋白(Cas)系统是一种新型的基因编辑技术,具有操作简单,编辑高效率等优点,在基因治疗、制作抗体药物、构建模式动物等领域广泛应用。山羊和绵羊作为重要的家畜类型,CRISPR/Cas9基因编辑技术出现后,在山羊、绵羊的遗传修饰中得到迅速应用。本文概述了CRISPR/Cas系统的发展历程、组成及分类、作用方式和原理,总结了CRISPR/Cas系统近年来在提升山羊和绵羊生产性能方面的应用,并对该技术的发展前景作简要阐述,以期为解决畜禽种业的瓶颈问题以及我国畜禽种业的快速、健康和持续发展提供参考。

摘要： 昆虫气味受体(odorant receptors,ORs)在外周嗅觉系统识别气味信号过程中起着关键作用,参与昆虫取食、交配和产卵等重要生命活动过程。随着测序技术飞速发展以及生物信息学研究的深入,昆虫气味受体基因实现了大规模鉴定。本文详述了昆虫气味受体基因的研究方法及其原理和优缺点,归纳总结了自2015年以来已发表文章中采用不同分析方法进行ORs鉴定和功能研究的数量和比例,列举了重要害虫气味受体的研究进展。2015-2019年利用基因组和转录组测序技术分别鉴定了2543和5111个OR基因。基因表达和蛋白定位研究有助于分析OR基因在不同组织以及不同发育阶段的表达特异性,荧光原位杂交和免疫组织化学方法常用于分析细胞和组织定位;半定量反转录PCR(semi-quantitative reverse transcription PCR,RT-PCR)技术和实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术常用于研究OR基因的时空表达模式。利用冷冻电镜技术解析昆虫OR蛋白的超微晶体结构,以明确OR关键氨基酸残基与配体化合物互作规律。ORs功能研究手段不断丰富,体外异源表达系统在2015-2019年间的占比为75.76%,以爪蟾卵母细胞Xenopus oocytes系统结合双电极电压钳技术(two-electrode voltage clamp,TEVC)为主(占比43.94%),辅以转基因果蝇异源表达系统结合单感器记录技术以及细胞系异源表达ORs结合钙离子成像技术;体内功能研究方法包括RNA干扰(RNAi)技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术,后者在ORs功能研究中取得了突破性进展并具有广泛的应用前景。最后本文对今后的研究方向提出了以下建议:(1)开展更多重大害虫及天敌昆虫嗅觉识别机制研究;(2)阐明昆虫性信息素和寄主植物挥发物协同作用的内在机理;(3)解析气味受体蛋白超微晶体结构并揭示ORs与气味分子特异性识别机制;(4)基于RNAi技术开发新型昆虫行为调节剂。

摘要： 香味是食品的一种重要品质性状,相较于普通大米,香米因具有诱人的香味而更受消费者的青睐,进而产生更高的经济价值。2-乙酰-1-吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline,2-AP)是香米产生香味的重要挥发物,水稻甜菜碱醛脱氢酶(BETA⁃INE ALDEHYDE DEHYDROGENASE 2,BADH2)的不同突变类型均可以导致2-AP积累,产生香味(Okpala et al.,2019)。科学家发现这一机制在水稻、玉米、高粱、大豆、黄瓜等作物中均是保守的。目前,利用基因编辑技术已获得香稻品种(Tang et al.,2021)和香型玉米材料(Wang et al.,2021)。

摘要： 鲫鱼肉质细嫩、味道鲜美,但因小细刺太多影响食用和加工。如今,一种去除小细刺的鲫鱼在中国水产科学研究院黑龙江水产研究所问世!2022-01-14,由中国科学院水生生物研究所桂建芳院士、中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林院士领衔的专家组,对该所鲤科鱼类基因组学创新团队利用基因编辑技术创制的无肌间刺鲫新种质进行了现场验收。

摘要： 水稻是我国主要粮食作物之一,水稻育种是一项重要的科研工作。随着科技的发展,相关人员研发出越来越多的新型生物技术,例如基因工程、细胞工程、分子标记技术、基因编辑技术等,并在水稻育种研究中得到广泛的应用,解决了育种工作中出现的许多问题。文章论述了生物技术在水稻育种中的作用,总结了生物技术在水稻育种中存在的问题,以供参考。

摘要： 肌营养不良症(MD)主要损害骨骼肌,也可累及心肌以及呼吸肌细胞,最终导致患者出现心力衰竭、呼吸衰竭的表现。对于此种疾病引起的心力衰竭,目前临床尚无特效的疗法,多数治疗仍以对症治疗为主。基因编辑技术以及心脏移植技术,近年被发现可能使患者受益。对于该病,最关键的还是要做好产前诊断,重在预防。本文将1例Becker型肌营养不良症致扩张性心肌病的患者的临床资料进行分析,结合文献及资料,对该病的发病机制、临床表现、诊断及治疗方法进行概括总结。

摘要： 11月15日,青岛清原生物技术团队在国际植物科学顶级期刊Nature Plants(IF=15.793)在线发表了研究论文“A Donor DNA-free CRISPR-Cas-based Approach to Gene Knock-up in Rice”,利用基因编辑技术,在无供体DNA条件下大幅提高了靶标基因的表达量,创制出了抗双唑草酮和氟草啶两种作用机理除草剂的非转基因水稻材料。基因编辑技术经过近十年的发展,陆续实现了从利用Cas9敲除(关闭)基因,到开发CBE、ABE、PE等碱基编辑工具对基因进行点突变。这些方法在医疗和动植物育种领域有着众多重要商业价值的应用,但是一直缺乏不借助外源DNA实现上调重要基因表达或者调控基因时空表达的通用方法。

摘要： 目前,对主动脉疾病的发病机制及危险因素的了解仍有待深入,主动脉瘤或主动脉夹层与遗传及基因突变的关系受到越来越多的关注。新近的研究提示,基因在胸主动脉瘤发生发展中起着至关重要的作用,多达20%的胸主动脉瘤患者发现存在遗传及家族聚集倾向[1]。孟德尔家系显示,胸主动脉瘤可呈常染色体显性遗传,多个单基因突变对发病有很大影响[2]。由于在遗传方面不断有新发现,主动脉夹层成为一个在Aorta杂志每年都要更新的医学名词[3]。探索主动脉疾病与基因之间的密切联系方兴未艾,未来应用基因编辑技术治疗和预防主动脉疾病将可能会成为新的亮点。

摘要： 鲫鱼肉质细嫩、味道鲜美,但因小细刺太多影响食用和加工。如今,一种去除小细刺的鲫鱼在中国水产科学研究院黑龙江水产研究所问世。2022年1月14日,由中国科学院水生生物研究所桂建芳院士、中国水产科学研究院黄海水产研究所陈松林院士领衔的专家组,对该所鲤科鱼类基因组学创新团队利用基因编辑技术创制的世界首例无肌间刺鲫新种质进行现场验收。

摘要： 本发明提供了一种用于修复HBB1基因点突变的gRNA、基因编辑系统、表达载体和基因编辑试剂盒。本发明同时针对β17(A→T)以及β41‑42(‑TCTT)定点修复，通过一次基因编辑即可修复HBB基因两个常见的突变位点，拓展了地中海贫血症和镰刀型贫血症的治疗方法；另外，本发明直接在造血干细胞(HSC)中进行编辑，与现有技术中对iPS细胞进行基因编辑相比，避免了细胞致癌和突变的安全风险，临床使用更为安全。

摘要： 本发明提供了一种用于修复HBB1基因点突变的gRNA、基因编辑系统、表达载体和基因编辑试剂盒。本发明同时针对β17(A→T)以及β41‑42(‑TCTT)定点修复，通过一次基因编辑即可修复HBB基因两个常见的突变位点，拓展了地中海贫血症和镰刀型贫血症的治疗方法；另外，本发明直接在造血干细胞(HSC)中进行编辑，与现有技术中对iPS细胞进行基因编辑相比，避免了细胞致癌和突变的安全风险，临床使用更为安全。

摘要： 本发明涉及基因编辑技术编辑的脂肪干细胞在提高分化效率中的用途。本发明筛选优化得到最佳的gRNA序列后将miR‑221敲除获得了转基因的脂肪干细胞后，针对RUNX2筛选获得了特异性的单克隆抗体，所述单克隆抗体能够抑制RUNX2的活性，将所述单抗加入到诱导培养基后，能够特异性的促进脂肪干细胞分化为软骨细胞，具有较好的诱导效率和应用价值。

摘要： 本发明公开了水稻Wx突变型蛋白、突变型基因及其应用，本发明还公开利用基因编辑创制外观透明、直链淀粉含量适当降低的品质改良水稻的育种方法。本发明首次利用基因编辑技术，对

摘要： 本发明公开了一种以基因编辑技术打靶Rc基因创制红米品系的方法。利用基因编辑技术对rc基因移码突变位点的序列进行编辑，筛选并获得具有功能回复的RC基因型，并成功的改良籼稻冈优8518与粳稻秀水134两种材料的米色，该发明为创制红米种质资源培养优良红米品种提供一种高效的育种方式。

摘要： 本发明提供了一种豌豆CRISPR/Cas9基因编辑载体、基因编辑系统及基因编辑方法，涉及基因编辑技术领域。本发明对现有的水稻基因编辑用载体pHUC411进行改造，用en35s启动子、PsCas9的编码基因和PsU6.3分别替换掉pHUC411上原有的ZmUBI、OsCas9和OsU3。利用所述CRISPR/Cas9基因编辑载体构建CRISPR/Cas9基因编辑系统，并对豌豆进行基因编辑，在豌豆中的基因编辑效率可高达8.32％，并且产生了高达7种的突变类型，从而提高了豌豆基因编辑效率，为豌豆的基因功能研究以及遗传育种奠定良好的基础。

摘要： 本发明涉及基因编辑技术编辑的脂肪干细胞在提高分化效率中的用途。本发明筛选优化得到最佳的gRNA序列后将miR‑221敲除获得了转基因的脂肪干细胞后，针对RUNX2筛选获得了特异性的单克隆抗体，所述单克隆抗体能够抑制RUNX2的活性，将所述单抗加入到诱导培养基后，能够特异性的促进脂肪干细胞分化为软骨细胞，具有较好的诱导效率和应用价值。

摘要： 本发明公开了一种利用基因编辑技术敲除烟草二氢黄酮醇‑4‑还原酶基因提升芸香苷含量的方法及应用。该方法包括以下步骤：(1)设计基于NtDFR1和NtDFR2基因的sgRNA序列；(2)设计并合成sgRNA PCR引物；(3)sgRNA表达载体的构建；(4)将CRISPR/Cas9‑sgRNA表达载体转化农杆菌中；(5)侵染愈伤组织及阳性筛选；(6)以液相色谱进行NtDFR1和NtDFR2基因纯合敲除素材的现蕾期叶片的烟碱含量的检测试验。本申请的方法为烟草的香味、吃味以及颜色等品质调控的品种培育研究提供遗传材料和理论依据。

摘要： 本发明涉及一种基因编辑技术打靶OsCSN5基因提高水稻抗盐碱性的方法，属于基因编辑技术领域。拟改良水稻品种基因的序列分析确定基因突变类型，选择起始密码子前一个基因序列的位置进行基因编辑靶点设计，构建打靶载体，将拟改良水稻品种的愈伤组织作为遗传转化的受体材料，用农杆菌介导法将打靶载体导入愈伤组织细胞，并移送到含有盐碱土的实验基地，考察抗盐碱的能力变化。本发明快速地获得不同突变类型的OsCSN5突变体，并从中筛选出能提高水稻抗盐碱的弱突变体材料为水稻抗盐碱改良提供丰富的种质资源，该系统成本低廉，操作方便，效率高。

摘要： 本发明公开了水稻Wx突变型蛋白、突变型基因及其应用，本发明还公开利用基因编辑创制外观透明、直链淀粉含量适当降低的品质改良水稻的育种方法。本发明首次利用基因编辑技术，对