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A simple and efficient CRISPR/Cas9 system permits ultra-multiplex genome editing in plants

The Crop Journal 2024年第2期12卷 569-582页

作者： Suting Wu Htin Kyaw Zhijun Tong Yirong Yang Zhiwei Wang Liying Zhang Lihua Deng Zhiguo Zhang bingguang xiao William Paul Quick Tiegang Lu Guoying xiao Guannan Qin Xue'an Cui Biotechnology Research Institute Chinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China Key Laboratory of Genetics Breeding and Multiple Utilization of CropsMinistry of EducationCollege of AgricultureFujian Agriculture and Forestry UniversityFuzhou 350002FujianChina Key Laboratory of Biological Breeding for Fujian and Taiwan Crops Ministry of Agriculture and Rural AffairsCollege of AgricultureFujian Agriculture and Forestry UniversityFuzhou 350002FujianChina Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region Institute of Subtropical AgricultureChinese Academy of SciencesChangsha 410125HunanChina School of Biosciences The University of SheffieldFirth CourtWestern BankSheffield S102TNUK Key Laboratory of Tobacco Biotechnological Breeding National Tobacco Genetic Engineering Research CenterYunnan Academy of Tobacco Agricultural SciencesKunming 650021YunnanChina

The development and maturation of the CRISPR/Cas genome editing system provides a valuable tool for plant functional genomics and genetic *** available genome-editing tools have a limited number of targets,restricting their application in genetic *** this study,we developed a novel CRISPR/Cas9 plant ultra-multiplex genome editing system consisting of two template vectors,eight donor vectors,four destination vectors,and one primer-design software *** combining the advantages of Golden Gate cloning to assemble multiple repetitive fragments and Gateway recombination to assemble large fragments and by changing the structure of the amplicons used to assemble sg RNA expression cassettes,the plant ultra-multiplex genome editing system can assemble a single binary vector targeting more than 40 genomic loci.A rice knockout vector containing 49 sg RNA expression cassettes was assembled and a high co-editing efficiency was *** plant ultra-multiplex genome editing system advances synthetic biology and plant genetic engineering.

关键词： CRISPR/Cas9 Multiplex genome editing Assembly system Plant

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Genome-wide identification and expression analysis of NtbHLH gene family in tobacco(Nicotiana tabacum)and the role of NtbHLH86 in drought adaptation

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Plant Diversity 2021年第6期43卷 510-522页

作者： Ge Bai Da-Hai Yang Peijian Chao Heng Yao MingLiang Fei Yihan Zhang Xuejun Chen bingguang xiao Feng Li Zhen-Yu Wang Jun Yang He Xie Tobacco Breeding and Biotechnology Research Center Yunnan Academy of Tobacco Agricultural SciencesKunmingYunnanChina Key Laboratory of Tobacco Biotechnological Breeding KunmingYunnanChina National Tobacco Genetic Engineering Research Center KunmingYunnanChina National Tobacco Gene Research Centre Zhengzhou Tobacco Research InstituteZhengzhouHenanChina Institute ofBioengineering Guangdong Academy of SciencesGuangzhouGuangdong510316China

The bHLH transcription factors play pivotal roles in plant growth and development,production of secondary metabolites and responses to various environmental *** the bHLH genes have been well studied in model plant species,a comprehensive investigation of the bHLH genes is required for tobacco with newly obtained high-quality *** the present study,a total of 309 NtbHLH genes were identified and can be divided into 23 *** conserved amino acids which are essential for their function were predicted for the NtbHLH ***,the NtbHLH genes were conserved during evolution through analyzing the gene structures and conserved motifs.A total of 265 NtbHLH genes were localized in the 24 tobacco chromosomes while the remained 44 NtbHLH genes were mapped to the scaffolds due to the complexity of tobacco ***,transcripts of NtbHLH genes were obviously tissue-specific expressed from the gene-chip data from 23 tobacco tissues,and expressions of 20 random selected NtbHLH genes were further confirmed by quantitative real-time PCR,indicating their potential functions in the plant growth and ***,overexpressed NtbHLH86 gene confers improve drought tolerance in tobacco indicating that it might be involved in the regulation of drought ***,our findings here provide a valuable information on the characterization of NtbHLH genes and further investigation of their functions in tobacco.

关键词： bHLH gene family Development Genome-wide analysis Characterization

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Development of DArT markers for a linkage map of flue-cured tobacco

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Chinese Science Bulletin 2013年第6期58卷 641-648页

作者： LU XiuPing GUI YiJie xiao bingguang LI YongPing TONG ZhiJun LIU Yun BAI XueFei WU WeiRen XIA Ling HUTTNER Eric KILIAN Adrzej FAN LongJiang Department of Agronomy Zhejiang University Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences and China Tobacco Breeding Research Center at Yunnan DArT P/L PO Box 7141YarralumlaCanberraACT 2600Australia

Tobacco(Nicotiana tabacum) is one of the most economically important nonfood crops,and flue-cured tobacco accounts for approximately 80% of world tobacco *** extremely narrow genetic diversity in the tobacco pool has led to a low efficiency of PCR-based molecular markers(such as AFLP and SSR).Diversity Arrays Technology(DArT) is a high-throughput hybridisation-based marker system that has been developed in many plants including wheat,which,like tobacco,has a complex *** this study,we developed a tobacco DArT chip that included 7680 representative sequence tags based on typical tobacco *** 1076 DArT markers of flue-cured tobacco were identified and most(82.1%) of their polymorphism information contents(PICs) were greater than *** integrated linkage map that included 851 markers(238 DArT and 613 SSR),which is the highest density map of flue-cured tobacco to date,was *** chip-based DArT system provides an alternative in high-throughput marker genotyping for tobacco.

关键词： DART 分子标记连锁图谱烤烟烟草生产遗传多样性多态信息含量标记系统

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3种烟草基因组SSR位点信息分析和标记开发

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西北植物学报 2014年第8期34卷 1549-1558页

作者：童治军肖炳光云南省烟草农业科学研究院烟草行业烟草生物技术育种重点实验室国家烟草基因工程研究中心昆明650021

利用生物信息学方法对绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草3份烟草野生种基因组数据中的SSR位点信息进行了分析。结果表明,在全长分别为2.14Gb、2.44Gb和2.59Gb的绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组中分别获得153 357个、196 493个和... 详细信息

利用生物信息学方法对绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草3份烟草野生种基因组数据中的SSR位点信息进行了分析。结果表明,在全长分别为2.14Gb、2.44Gb和2.59Gb的绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组中分别获得153 357个、196 493个和278 784个SSR位点,平均相隔13.94kb、12.42kb和9.31kb出现一个SSR。在SSR位点分布区域上,绝大部分的SSR位点分布在内含子和UTR（尤其是5′-UTR）区域;在SSR基序类型上,主要集中在二、三碱基基序且二者占总SSR位点数目的80%以上,并以二碱基基序类型丰度最高;在SSR基序结构上,基因组中出现频率及数量最高的是含有A（T）n的基序结构;在SSR基序的重复次数上,除单碱基基序类型外,重复次数多在3~10次之间。利用分别属于5个不同烟草组的8份烟草材料验证所合成的300对引物,所有合成的引物均能扩增获得目标片段,其中有80对引物存在扩增多态性。表明来源于绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组的SSR标记在亲缘关系相对较近的烟草种间具有高度保守性和通用性,基于此3份烟草野生种基因组数据开发SSR引物用于后续的相关遗传研究具有可行性。

关键词：绒毛状烟草林烟草本塞姆氏烟草基因组 SSR

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诱导烟草早花的PVX-FT系统的建立

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中国烟草学报 2013年第6期19卷 102-105页

作者：高玉龙肖炳光 Ralph E Dewey 云南省烟草农业科学研究院北卡州立大学Raleigh nc276957620

FT(Flowering locus T)基因是控制植物开花的关键基因,而PVX(Potato virus X)载体能够使外源基因在植物体内高水平瞬时表达。本文构建了拟南芥FT基因PVX病毒瞬时表达载体,通过农杆菌渗滤感染不同类型烟草品种,使拟南芥FT基因在烟草中瞬... 详细信息

FT(Flowering locus T)基因是控制植物开花的关键基因,而PVX(Potato virus X)载体能够使外源基因在植物体内高水平瞬时表达。本文构建了拟南芥FT基因PVX病毒瞬时表达载体,通过农杆菌渗滤感染不同类型烟草品种,使拟南芥FT基因在烟草中瞬时表达。结果表明,该系统能够诱导烤烟品种K326、云烟87和红花大金元,香料烟品种TEVB及白肋烟品种TN90早花,应用于烟草育种,可缩短育种进程。

关键词：烟草早花马羚素X病毒载体 FT基因

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利用母本来源的单倍体技术获得双抗TMV和PVY烟草株系

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中国烟草学报 2014年第3期20卷 84-88页

作者：刘勇陈学军肖炳光李永平云南省烟草农业科学研究院云南昆明圆通街33号650021

为选育双抗烟草花叶病毒(TMV)和马铃薯Y病毒(PVY)的烟草材料,采用Coker176与NC55杂交后代F1与非洲烟杂交获得单倍体苗,经过苗期抗性鉴定、分子标记辅助选择和叶脉培养加倍,获得母本来源的双抗TMV和PVY的双单倍体。通过人工接种抗性鉴定... 详细信息

为选育双抗烟草花叶病毒(TMV)和马铃薯Y病毒(PVY)的烟草材料,采用Coker176与NC55杂交后代F1与非洲烟杂交获得单倍体苗,经过苗期抗性鉴定、分子标记辅助选择和叶脉培养加倍,获得母本来源的双抗TMV和PVY的双单倍体。通过人工接种抗性鉴定、标记检测和田间株系比较,获得抗性、植物学性状稳定的双单倍体第三代种子。与常规杂交系统选育相比较,双单倍体方法的获得后代变异更大、性状更容易稳定。

关键词：非洲烟单倍体 TMV PVY 育种

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烟草抗TMV育种研究进展

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中国农学通报 2009年第16期25卷 91-94页

作者：许石剑肖炳光李永平湖南农业大学长沙410128 中国烟草育种研究(南方)中心云南省烟草农业科学研究院云南玉溪653100

增强TMV抗性是烟草抗病育种的重要目标。简要介绍了烟草TMV的发病症状及防治方法,综述了烟草抗TMV的主要抗源、烟草抗TMV育种进展及生物技术在抗TMV育种中的应用,并就今后如何有效开展烟草抗TMV育种提出了建议。

关键词：烟草 TMV抗性育种生物技术

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不同生态区烟草的叶面腺毛基因表达

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生态学报 2011年第11期31卷 3143-3149页

作者：崔红冀浩杨惠绢肖炳光曾建敏邓云龙河南农业大学烟草学院烟草行业栽培重点实验室郑州450002 云南省烟草农业科学研究院玉溪653100

利用cDNA芯片技术,对同一烟草品种(Nicotina tabacum L cv.K326)、不同生态区(典型的浓香型烟区-河南平顶山,典型的清香型烟区-云南玉溪)、同一叶位(中部叶)、相同叶龄(60 d)的叶片腺毛基因表达谱进行了比较研究,共发现有效差异表达基因... 详细信息

利用cDNA芯片技术,对同一烟草品种(Nicotina tabacum L cv.K326)、不同生态区(典型的浓香型烟区-河南平顶山,典型的清香型烟区-云南玉溪)、同一叶位(中部叶)、相同叶龄(60 d)的叶片腺毛基因表达谱进行了比较研究,共发现有效差异表达基因445个。其中,与光合色素代谢、光合作用以及类萜生物合成相关基因在河南烟叶腺毛中高表达,与碳水化合物、蛋白质分解代谢过程相关的基因在云南烟叶腺毛中高表达;防御过程相关基因在两生态区均有高表达。该结果表明,烟草叶面腺毛的基因表达水平受到生态因素的调控,生态因素有可能通过影响腺毛的物质代谢和分泌,从而对烟叶风格形成产生一定的影响。

关键词：烟草腺毛基因表达芯片生态区

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反转录转座子标记及在作物遗传育种中的应用

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生物技术通报 2006年第4期22卷 61-66页

作者：肖炳光徐照丽中国烟草育种研究(南方)中心云南省烟草科学研究所玉溪653100

反转录转座子通过RNA中间体进行反转录而转座,广泛分布于各种植物基因组中,拷贝数多,异质性高,在种内和种间表现出较高的序列差异性和丰富的插入多态性。针对这些特点,开发出了几种基于反转录转座子的分子标记,如SSAP、RIVPI、RAP、REMA... 详细信息

反转录转座子通过RNA中间体进行反转录而转座,广泛分布于各种植物基因组中,拷贝数多,异质性高,在种内和种间表现出较高的序列差异性和丰富的插入多态性。针对这些特点,开发出了几种基于反转录转座子的分子标记,如SSAP、RIVPI、RAP、REMAP和RBIP等。由于反转录转座子标记能揭示出丰富的多态性,因而在遗传多样性和系谱研究、遗传连锁图谱构建及性状基因定位等方面得到了应用。随着分离技术的不断改进,获取序列信息更加容易,反转录转座子作为分子标记用于作物遗传育种将具有广阔前景。

关键词：反转录转座子分子标记遗传多样性基因定位

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清香型产区烤烟品种经济性状环境稳定性

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2016年第3期42卷 340-349页

作者：曹玉杰吴兴富肖炳光徐海明浙江大学农业与生物技术学院作物科学研究所杭州310058 云南省烟草农业科学研究院烟草行业生物技术育种重点实验室昆明650021 浙江大学空气污染与健康研究中心杭州310058

为明确品种、产地等因子对清香型烟叶经济性状的贡献率,特筛选适宜各清香型亚区种植的特色品种,开展了一年多点的清香型烟叶特色品种田间试验,利用基于混合线性模型的统计分析方法对参试品种的经济性状变异进行了剖析。结果表明,品种、... 详细信息

为明确品种、产地等因子对清香型烟叶经济性状的贡献率,特筛选适宜各清香型亚区种植的特色品种,开展了一年多点的清香型烟叶特色品种田间试验,利用基于混合线性模型的统计分析方法对参试品种的经济性状变异进行了剖析。结果表明,品种、产地、品种与产地互作效应对各经济性状都有极显著影响;其中,产地效应对各经济性状指标的贡献率高达60%~90%,对均价的贡献率最大,为89.35%。另外,品种相关效应的贡献率分布在8.9%~42.7%。对综合、单一经济性状进行多重比较,筛选出各亚区的适宜和最适宜品种,分别为滇中高原平坝区的PVH1452、云烟208、云烟105,滇南山地谷地区的云烟116、云烟119,东北黔西乌蒙山地区的云烟208、云烟105、云烟110、云烟119,闽西北丘陵山地区的云烟208、云烟97。品种的稳定性分析表明,产地效应解释了70%~99%的总变异,说明清香型烟叶的经济性状稳定性总体表现较差,这与方差分析中产地相关效应所占总方差比例较大的结果吻合。

关键词：清香型烟叶经济性状方差分析适应性评价环境稳定性

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