Efficient genetic transformation and CRISPR/Cas9-mediated genome editing of watermelon assisted by genes encoding developmental regulators

Abstract

克服西瓜遗传转化瓶颈, 建立西瓜高效遗传转化体系, 并以此为基础构建西瓜基因编辑体系, 促进西瓜功能基因组学和基因编辑育种研究。 通过比较多个生长调节基因和农杆菌菌株, 选取生长调节基因AtGRF5和农杆菌菌株GV3101, 在西瓜中建立了高效且不依赖于基因型的转化体系, 实现了西瓜突变体的快速创制。 通过测试生长调节因子基因对西瓜转化率的影响, 发现多个生长调节基因可以提高西瓜的遗传转化效率。其中AtGRF5可将西瓜的转化效率0.88%左右提高至24.73%。此外, 筛选了不同的农杆菌菌株, 发现使用GV3101表达AtGRF5可获得最高的转化效率。进一步使用AtGRF5辅助转化的方式对西瓜进行基因编辑, 成功在T0代对PDS基因进行敲除并获得纯合突变体。 使用农杆菌GV3101过表达AtGRF5可将西瓜的转化效率从0.88%左右提高至24.73%, 且在两个基因型的西瓜中作用类似。该方法也可结合基因编辑技术用于西瓜突变体的快速获取。