【科研进展】获取作物目标基因的新方法

来源: 发表日期:2018-07-30 浏览量:148

  传统方法获取目的基因的局限性

  解析复杂数量性状的传统方法主要包括:连锁定位和全基因组关联分析。通过连锁定位获得目标基因,需要花费大量的时间和人力物力,从初定位到精细定位,再到猜测候选基因,进行基因功能验证,少则需要4、5年,多则需要十几年。全基因组关联分析需要收集庞大的自然群体,而且它难以克服群体结构和亲缘关系的影响,造成结果的假阳性

  小编发现,近期在PNAS杂志上发表了一篇文章,这篇文章开发了一种新的方法,可以有效克服传统方法获取目的基因的局限性。通过“系谱分析-全基因组测序-CRISPR-Cas9基因敲除”的方法来确定水稻高产基因,这种方法样本量少、花费的年限短,而且结果可靠,是一种获取目标基因的强有力的新方法。让我们来具体了解一下吧。


  (一)系谱分析

  通过系谱分析的方法,作者确定了30个水稻栽培种,用于高产基因位点的鉴定。这30个栽培种中包含了在早期杂交稻选育中发挥重要作用的IR8,以及它的祖先和后代,IR8的后代都具有高产的表型,MH63也是系谱分析中的一个重要栽培种,另外,作者选择了4个IR8的旁系作为对照,对照组的等位基因对高产性状没有贡献。


  (二)全基因组测序

  利用HiSeq2000平台对30个水稻栽培种进行基因组重测序,测序深度大于20X,IR8和其亲本得到了592,603个高质量的SNPs,MH63和其亲本得到了481,385个高质量的SNPs。通过SNP calling检测他们从亲本中遗传到的染色体区块,鉴定出28个古老的染色体区块,这些区块在该研究中的所有高产品种中均有保留,这些区块包括6个功能已知的基因和123个功能未知的基因位点。

  (三)CRISPR-Cas9基因敲除

  从123个功能未知的基因位点中随机选择57个进行CRISPR-Cas9基因敲除,以验证基因功能,结果表明这些基因大部分与水稻产量性状相关。与野生型相比,敲除系在株高上变化明显。另外,作者还发现了一些有趣的基因,如 Os10g0555100、Os10g0558850等,值得进一步研究。


  “系谱分析-全基因组测序-CRISPR-Cas9基因敲除”的方法,使得作者利用少量的样本在短时间内鉴定出了大量水稻产量相关的新基因。为解析复杂数量性状进而获得目标基因提供了新的思路,这种方法可谓是科研之利器!

  参考文献

  Ju Huang, Jing Li, Jun Zhou, et al. (2018) Identifying a large number of high-yield genes in rice by pedigree analysis, whole-genome sequencing, and CRISPR-Cas9 gene knockout. PNAS, doi:10.1073.

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