柑橘模式新材料-山金柑，邓秀新院士团队报道柑橘功能基因组研究模式材料

橘长 · 发表于 2019-4-24 04:38

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柑橘是世界第一大果树作物，然而，柑橘功能基因组学和遗传学研究一直以来被其长童期、种子多胚性、遗传背景高度杂合等生物学特点所限制，并因此影响了柑橘果实品质的进一步遗传改良。

山金柑（Fortunellahindsii）是一种广泛分布于中国南方的野生柑橘种质，早在南宋韩彦直的《橘录》中，就有其被作为庭院观赏植物的记载。近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了华中农业大学园艺林学学院、园艺植物生物学教育部重点实验室邓秀新/徐强团队题为“Genomesequencing and CRISPR/Cas9 gene editing of an early flowering mini citrus（Fortunella hindsii）”的研究论文，首次报道了单胚山金柑及其基因组、CRISPR/Cas9系统，是柑橘功能基因组学和遗传学研究的理想模式材料。

本研究总结了该团队近10年来对山金柑这一中国特有柑橘种质资源的系统性收集、评价和利用。首次在福建发现具有种子单胚性表型的山金柑，由于其早花、矮化等特点，将其命名为“Mini-Citrus”。田间栽培条件下，山金柑单胚性状稳定，约70%的山金柑实生苗可以当年成花，童期8个月左右。基于单胚山金柑，该团队的研究人员通过连续自交，创建了系列山金柑纯合自交系材料，并利用S3代单株“S3y-45”对山金柑进行了全基因组从头测序和组装，获得了一个373Mb的山金柑参考基因组（Contig-N502.2 Mb, Scaffold-N50 5.2 Mb）。比较基因组和系统发生分析结果表明，山金柑与主要栽培柑橘具有较高的基因同源性和相近的进化关系。同时，该研究首次在山金柑上验证了CRISPR/Cas9基因编辑系统，利用山金柑童期短的特点，用时15个月就获得了T1代基因编辑的山金柑植株。因此，山金柑兼具早花、种子单胚性和与主要柑橘栽培品种亲缘关系较近等生物学特点，结合本研究构建的参考基因组、CRISPR/Cas9系统和纯合实验材料等科学平台和工具，有潜力成为柑橘功能基因组学研究的模式材料，为柑橘的遗传改良和育种奠定了坚实的材料基础。

图一：单胚山金柑的表型鉴定与早花特征。

图二：系统发生分析揭示山金柑与主要栽培柑橘品种的进化关系

图六：基于山金柑的遗传转化体系和CRISPR/Cas9系统

图7：CRISPR/Cas9系统对山金柑PDS和CCD4b基因进行靶向突变。

据悉该研究受到国家重点研发计划（2018YFD1000106）和国家自然科学基金（31630065， 31521092）的支持，博士研究生朱晨桥、郑雄杰、黄跃为共同第一作者，徐强教授、邓秀新教授为共同通讯作者。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/pbi.13132

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