东北农业大学刘珊珊/张淑珍团队创制LincG1-型（β–conglycinin-deficient type）低致敏大豆新品系

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-07-01 19:58

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近期，东北农业大学刘珊珊/张淑珍团队合作在 Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY 杂志在线发表题为‘ Generation of New β ‑ Conglycinin-Deficient Soybean Lines by Editing the lincRNA lincCG1 Using the CRISPR/Cas9 System ’的封面论文。

该研究利用双靶点CRISPR/Case9载体系统，定向编辑‘大豆致敏蛋白相关’基因间长链非编码RNA（long intergenic non-coding RNA，lincRNAs）， lincCG1。双靶点敲除 lincCG1 基因导致大片段缺失，产生 lincCG1 基因功能丧失型（ LincCG1-type ）突变体， lincCG1 功能丧失可导致大豆7S（ β –conglycinin ） α′-, α-, 与 β- 三个主要致敏亚基同时缺失， LincCG1-type 突变体主要农艺及品质性状分析结果表明：T ₄ 代Cas9-free、 LincCG1-type 突变品系（CF- LincCG1 ）的产量性状相对于野生型对照品种‘东农50’无明显差异，但在含硫氨基酸、游离精氨酸及种子蛋白总量上显著高于‘东农50’。

本研究为大豆蛋白质组分改良育种提供了优异新等位基因（ LincCG1 ）、优异新品系（CF- LincCG1 ）；开辟了大豆长链非编码RNA功能研究的新篇章，对进一步深入研究大豆非编码RNA的功能及作用机制有重要参考价值。

7S（ β –conglycinin ）与 11S（glycinin）球蛋白是大豆种子贮藏蛋白的主要组分，约占大豆种子贮藏蛋白总量的 70% 左右。目前的研究表明， 7S 球蛋白的营养及加工品质均不及11S球蛋白，而且大豆致敏蛋白主要存在于7S球蛋白中，它的的三个主要亚基 a¢ -(76kD) 、 a -(72kD) 和 b -(52-54kD) 都是大豆致敏原。 7S 球蛋白亚基缺失型大豆品种在减少或除去致敏蛋白的同时，可以有效改良大豆蛋白的营养品质、改变大豆蛋白的加工特性。然而，由于7S球蛋白由多基因家族编码，‘ a¢ -，-与 b -三个亚基同时缺失型’ 突变体种质鲜有报道。

长链非编码RNA（linRNAs）是一一一类近年新发现的RNA分子，其长度一一一般大于200个核苷酸，并且缺乏编码潜力。它们能够在转录水平和转录后水平通过信号分子、捕获分子、导向分子、支架分子等四种方式调控基因的表达。根据lncRNAs在基因组上的位置，lncRNAs可细分为基因间区的lncRNAs（lincRNA）、内含子中的lncRNAs(intron lncRNA)，以及反义lncRNAs(antisense lncRNA)。相对于动物lncRNAs，植物中lncRNAs的研究相对较少，目前的研究结果表明，植物lncRNAs在生长发育及逆境应答中发挥重要调控功能，大部分植物lncRNAs的功能尚未解析，研究前景广阔。

本研究首次在大豆中鉴定、克隆了‘ 基因间的长链非编码RNA’功能基因 lincCG1，完成了对lincCG1 功能从基因到表型的双向验证，证明：（1） lincCG1 是在影响大豆种子贮藏蛋白亚基组成中具有重要调控功能的一个lincRNA；（2）双靶点CRISPR/Cas9技术可实现 lincCG1 基因功能完成丧失，从而高效、精准的调控大豆蛋白组分。以上结果证明，针对大豆lncRNAs基因设计双靶点CRISPR/Case9载体系统，是克服linRNAs 表达量低、保守性低的缺点，深入解析大豆linRNAs基因功能高效、可行的方法。

东北农业大学刘珊珊/张淑珍团队创制LincG1-型（β–conglycinin-deficient type）低致敏大豆新品系

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