绣球‘杜丽’AP3 基因克隆与基因编辑载体构建

摘要: 绣球 (Hydrangea macrophylla) 是以花序为主要观赏部位的园林植物，多用作切花装饰和景观营造，在亚洲、美洲、欧洲广泛栽培。为探究 AP3 基因在绣球花萼形成过程中的功能，加快重瓣绣球新品种培育进程，该研究以绣球‘杜丽’为材料，克隆其 MADS-box B 类基因 HmAP3，并结合生物信息学方法预测基因功能；根据 HmAP3 序列信息，筛选出高特异性编辑靶点并构建 CRISPR/Cas9 基因编辑载体，通过农杆菌转化法将载体整合到绣球基因组中。结果表明：(1) HmAP3 全长 546 bp，共编码 181 个氨基酸，测序结果表明其氨基酸序列与参考序列一致性为 100%，与拟南芥 AtAP3 相似度为 58.8%；(2)不同属植物 AP3氨基酸序列差异较大，在同属不同物种中 AP3 蛋白主要结构则较为保守，仅在少数基序上存在差异；(3)在 HmAP3 中共鉴定到 2 个高特异性靶点，并成功构建 2 个单靶点 CRISPR/Cas9基因编辑载体；(4)本研究共获得 5 株基因组内含有 Cas9 序列的抗性芽，但其靶点均未突变，在抗性芽中没有检测到 Cas9 表达。本研究探讨了 AP3 基因在重瓣绣球育种中的价值，对绣球的 CRISPR/Cas9 基因编辑技术进行了初探，为绣球优良品种繁育工作奠定基础。