Ученые разработали стратегию редактирования генов для макроводоросли Neopyropia

Neopyropia — важная экономически значимая макроводоросль и один из основных видов марикультуры в Китае, Японии, Южной Корее и других странах. Красные водоросли, к которым относится Neopyropia, рассматриваются как потенциальный модельный вид для изучения базовой биологии макроводорослей.

Однако из-за сложного генома с чрезвычайно высоким содержанием GC и неисследованных механизмов регуляции экспрессии генов, редактирование генов в Neopyropia (ключевое для исследований генетической селекции и обратной генетики) было трудно реализовать.

Исследовательская группа под руководством профессора Ван Гуаньсэ из Института океанологии Китайской академии наук добилась значительного прогресса в исследованиях обратной генетики экономически важных макроводорослей и достигла редактирования генов в Neopyropia yezoensis, открыв путь для молекулярной селекции.

Исследование было опубликовано в New Phytologist 12 сентября.

Стратегия редактирования

Ученые разработали стратегию редактирования генов на основе жизненного цикла Neopyropia и оптимизировали систему CRISPR/Cas:

• Ввели ген саморасщепляющегося пептида из вируса свиней, чтобы связать ген маркера отбора и белок Cas9, что обеспечило высокую экспрессию Cas9 в устойчивых к гигромицину штаммах.
• Впервые идентифицировали и клонировали ген U6 и его промотор у Neopyropia, которые могут распознаваться РНК-полимеразой III для инициации транскрипции малой ядерной РНК. Это было использовано для экспрессии gRNA, завершив создание системы редактирования генов Neopyropia на основе CRISPR/Cas.

Результаты

Команда добилась точного нокаута целевых генов в Neopyropia и получила серию геномно-отредактированных штаммов с потенциальным применением в селекции. Доля гомозиготных мутантов составила 9,6%.

Значение работы

"Создание технологии редактирования генов закладывает основу для исследований обратной генетики в Neopyropia", — сказал доктор Се Сюцзюнь, один из корреспондирующих авторов исследования. — "Это не только продвинет Neopyropia yezoensis как модельный вид для фундаментальных биологических исследований макроводорослей, но и предоставит важный инструмент для молекулярной селекции Neopyropia yezoensis".