植物基因组编辑实验室

2019-12-16

       本研究组的主要研究方向是植物基因组编辑方法的开发及其在育种中的应用，重点领域包括针对不同作物建立品种特异性的高效基因敲除体系、研发新型的基因组精准编辑方法、建立基于基因组编辑技术的大规模植物突变体库创制系统。 
　　  　　
       建立适用于不同作物品种的高效基因敲除体系
       目前作物基因组编辑的实现主要依赖于植物组织培养技术。植物组织培养方法分为：农杆菌转化染法、基因枪转化法、花粉管转化法、PEG转化法、电击转化法等。用于转化的外植体材料包括：愈伤组织、未成熟胚、叶片、子叶节等。本研究组致力于针对不同作物品种，结合对转化方法的研究，定制个性化的高效基因组编辑工具，系统性的推动基因组编辑技术在作物育种中的应用。
　　  　　
       研发新型的基因组精准编辑方法　  
       基因组精准编辑（基因组中特定位点的精准插入和替换）是植物基因组编辑中最难解决的问题。在拟南芥、水稻等植物中，已有基于同源重组修复的植物基因组精准编辑系统的相关报道。但是，目前植物基因组精准编辑的效率依然较低。碱基编辑（Base editing）和向导编辑（Prime editing）能够部分实现植物基因组精准编辑，但是二者也有比较严重的不足：受编辑窗口范围及碱基改变方式的限制，碱基编辑难以对特定碱基进行任意类型的碱基转换；理论上，向导编辑编辑能够实现上述定制编辑，但是目前在植物中的编辑效率很低。本研究组致力开发新型的基因组精准编辑工具，实现高效、特异和精准的基因组编辑。
　　  
       建立基于基因组编辑技术的大规模植物突变体库创制系统  
       与传统的EMS诱变相比，基于基因组编辑技术建立的大规模突变体库具有很多优点，其突变位点及突变形式易于鉴定，且可以对目的基因组区域进行饱和突变，对基因功能研究及遗传资源建立非常重要。传统的植物基因组编辑体系依赖于植物组织培养技术。植物组织培养技术有一些不足：该技术的建立是一项复杂的系统性工作，很多作物品种的高效组织培养体系尚未建立或完善；该技术工作量大、时间周期较长。因此，利用组织培养的方法，基于基因组编辑技术建立大规模植物突变体库，相关人力、财力及时间成本普通实验室难以承担。本研究组致力在不同作物中开发高效、低成本的基因编辑工具，建立低成本、高通量、可定制的突变体库系统。

       人员组成：
       负责人：张华伟
       组员：潘文波、朱瑶瑶、孙文静、智亨、周升恩