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Red fluorescent protein (DsRed2), an ideal reporter for cotton genetic transformation and molecular breeding

The Crop Journal 2018年第4期6卷 366-376页

作者： Lin Sun muna alariqi Yi Zhu Jianying Li Zelin Li Qing Wang Yajun Li Hangping Rui Xianlong Zhang Shuangxia Jin National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement Huazhong Agricultural University Wuhan 430070 Hubei China Department of Agronomy and Pastures Faculty of Agriculture Sana'a University Yemen

Genes encoding reporter proteins are used as visual marker-assisted tools in genetic transformation as well as plant breeding. In this study, the red fluorescent protein identified in Discosoma sp. coral(DsRed2) was successfully used as a visual marker for cotton genetic engineering. DsRed2 was successfully expressed in two cotton cultivars,JIN668 and YZ1, driven by the Ca MV-35 S promoter via the Agrobacterium-mediated transformation. Our results suggest that DsRed2 expression provides an early-stage selection tool for the transgenic calli via visual observation. Red fluorescence can be detected not only in callus and somatic embryos but also in most tissues and organs of mature plants. The transgenic line Yz-2-DsRed2 was crossed with four different cotton cultivars to assess the transgene heritability and stability in different genetic *** heritability of the red color was highly stable when Yz-2-DsRed2 was used as a male parent. The DsRed2 gene expressed 100% in the F_1 hybrids. To investigate the relationship between DsRed2 transcription and DNA methylation, a methylation-specific PCR approach was applied to the Ca MV-35 S promoter region. The results showed a negative association between DNA methylation level in the promoter region and the transgene *** together, these findings suggest DsRed2 a visual reporter gene for cotton genetic transformation and molecular breeding programs.

关键词： DsRed2 Reporter gene Transgenic cotton Molecular breeding DNA methylation

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Developing an efficient CRISPR-dCas9-TVderived transcriptional activation system to create three novel cotton germplasm materials

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Plant Communications 2023年第4期4卷 5-7页

作者： Lu Yu Zhanshuai Li Xiao Ding muna alariqi Chaojun Zhang Xiangqian Zhu Shuli Fan Longfu Zhu Xianlong Zhang Shuangxia Jin State Key Laboratory of Cotton Biology Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural ScienceAnyang 455000China Hubei Hongshan Laboratory Wuhan 430070China National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement Huazhong Agricultural UniversityWuhan 430070China National Nanfan Research Institute(Sanya) Chinese Academy of Agricultural SciencesSanya 572024China

Dear Editor,With the development of CRISPR-Cas technology,an RNAguided CRISPR activation system has been developed in plants,in which a dead Cas9(dCas9)nuclease is fused to transcriptional activators to regulate the transcription of endogenous genes(Li et al.,2017;Liu et al.,2017;Manghwar et al.,2020;Ming et al.,2020;Pan et al.,2021).Precise upregulation of gene transcription is emerging as a promising approach for functional genomics research,molecular breeding,and germplasm ***,there have been no reports on the use of the CRISPR-dCas9 transcriptional activation system in cotton.

关键词： dCas9 transcriptional CRISPR

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Identification and selection of resistance to Bemisia tabaci among 550 cotton genotypes in the field and greenhouse experiments

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Frontiers of Agricultural Science and Engineering 2018年第2期5卷 236-252页

作者： Lizhen ZHU Jianying LI Zhongping XU Hakim MANGHWAR Sijia LIANG Suli LI muna alariqi Shuangxia JIN Xianlong ZHANG National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement Huazhong Agricultural University

Plants have developed sophisticated systems to cope with herbivore challenge, including morphological barriers and secondary metabolites to reduce damage. In this study, 550 Gossypium genotypes were evaluated for whitefly(Bemisia tabaci) resistance in five experiments including two in the field and three in the greenhouse, with23 resistant and 19 susceptible genotypes ***-resistance index determination showed that a leaf having a high density of hairs had resistance to whitfly egg/nymph production. Longer leaf hairs were also important for resistance. This study revealed that okra shaped leaves reduced adult whitefly oviposition preference, while glabrous leaves and high hair density helped not only in the reduction of the adults but also decreased oviposition preference. Gossypol was also observed to be involved in the reduction of adult whitefly development and/or survival.

关键词： Bemisia tabaci Gossypium genotypes gossypol leaf hair density leaf hair length

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棉花基因编辑及分子育种研究进展

棉花基因编辑及分子育种研究进展

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第十九届中国作物学会学术年会

作者：金双侠孙琳李波王福秋王琼琼 muna alariqi 张献龙华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室

【研究背景】CRISPR/Cas9及其衍生系统已经成为生命科学研究的关注热点。目前该技术已经广泛应用于动物及人类医学研究;植物中在水稻、拟南芥等模式作物中应用较多,而在多倍体植物,如棉花中的应用较少。原因在于目前生产上种植的棉花是... 详细信息

【研究背景】CRISPR/Cas9及其衍生系统已经成为生命科学研究的关注热点。目前该技术已经广泛应用于动物及人类医学研究;植物中在水稻、拟南芥等模式作物中应用较多,而在多倍体植物,如棉花中的应用较少。原因在于目前生产上种植的棉花是异源四倍体,有52条染色体,基因组庞大、复杂,同源重复序列多,多拷贝基因,很难获得有效的突变体。目前在棉花中常规的基因功能研究手段是RNAi技术,该技术往往造成同源基因(基因家族)的沉默表达而产生非预期的表型,同时RNAi技术往往对靶标基因沉默不彻底,后代中也出现沉默效应不稳定,甚至消失的情况,因此在棉花中开发新型的功能基因组研究手段,势在必行。【材料与方法】本课题首先建立棉花与棉铃虫、棉花与刺吸式口器害虫互作的研究体系然后我们通过多重组学(转录组,蛋白组,代谢组)的研究手段对极端抗、感虫棉花进行分析,获得了500多个与棉花抗虫相关的内源基因。通过大规模基因型筛选和连续再生驯化材料获得了两个再生能力极强的陆地棉种质资源用作棉花的转化受体材料,随后通过农杆菌介导的遗传转化及体细胞胚胎发生建立了高效的棉花遗传转化、植株再生体系为基因编辑技术大规模应用奠定了技术基础。【结果与分析】我们在棉花中成功开发了包括CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas12a、CRISPR/Cas12b,单碱基编辑(CBE, ABE), CRISPR激活、敲入及及敲低等多套基因编辑工具。近期利用构建sgRNA文库的方法,可以高通量地对成百、上千个靶标位点进行敲除,利用这一策略对上述500多个棉花内源的抗虫相关基因进行了饱和敲除,获得了2000多个基因编辑的株系,通过对这个突变体库进行抗虫鉴定,发现有10%的突变体的抗虫性发生了变化,通过对sgRNA的靶标位点信息进行分析,获得了这些突变的靶标基因的信息,直接创造了靶标信息明确的且有抗虫功能的突变体材料。同时我们还创造了棉花种子高油酸含量、无棉酚、抗除草剂的,Transgene free的新种质。此外,我们通过全基因组重测序技术系统评估了棉花基因编辑系统的脱靶效应,结果表明上述多套基因编辑系统在棉花编辑过程中的脱靶效应极低,展现出极高的特异性。【结论】我们针对棉花的基因组特点及遗传转化的特殊性,开发出多套编辑效率高、脱靶效应低(特异性好)的CRISPR/Cas载体系统,目前这些载体已经发放给包括北大、武大、川大、山大、浙大、中国农大、南京农大、中科院遗传所、上海植生所、中棉所、USDA、美国加州大学戴维斯分校、美国德州农工、美国克莱门森大学、澳大利亚CISRO、巴基斯坦NIBGE等国内外80多家实验室,产生了较大的学术影响力,为棉花功能基因组学研究提供了重要的技术平台.

关键词：棉花 CRISPR/Cas 9 Cas12a/12b 单碱基编辑器新型抗虫棉无棉酚棉花高油酸棉花

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