基于 CRISPR-Cas9 技术的广西地方花生优良品种油酸含量改良研究

Current local peanut varieties planted in Guangxi generally with high oil content, high yield, and high tolerance to drought and barren conditions, but with low oleic acid. Improving oleic acid content is one of main targets in Guangxi peanut breeding projects. CRISPRP/Cas9 is a gene editing technique developed in recent years to modify the genome accurately. The defect traits can be improved on the basis of maintaining the original excellent characters of the varieties, and the high efficient aggregation of many excellent characters can be realized. In this study, the CRISPR/Cas9 fixed point editing technique system of peanut will be established based on the superior varieties of Guangxi native peanut. The low oleic acid content of peanut varieties in Guangxi will be improved by using peanut oil acid control gene AhFAD2 as the target. A peanut variety improvement system based on CRISPR-Cas9 technique will be established through the development of this study. High oleic acid germplasm with excellent comprehensive character will be developed, which provides theoretical basis and technical support for genetic improvement of other important characters of peanut.

广西地方花生优良品种具有高油、高产和耐旱耐瘠等优点，但其油酸含量普遍偏低，改良提升油酸含量是当前及今后一段时间广西花生品种改良的主要方向之一。CRISPR/Cas9技术是近几年发展起来的能对基因组进行定点精确修饰的基因编辑技术，可在保持品种原有优良性状基础上对缺陷性状进行定点改良，实现多个优良性状的高效聚合。本研究拟以广西地方花生优良品种为材料，建立花生CRISPR/Cas9定点编辑技术体系，以花生油酸性状控制基因AhFAD2为目标，对广西地方花生优良品种的低油酸含量性状进行改良。通过本研究的开展，建立起基于CRISPR-Cas9技术的花生品种改良技术体系，创新出综合性状优良的高油酸种质（品种），同时为花生其他重要性状的遗传改良提供理论依据和技术支撑。

广西地方花生优良品种具有高油、高产和耐旱耐瘠等优点，但其油酸含量普遍偏低，改良提升油酸含量是当前及今后一段时间广西花生品种改良的主要方向之一；CRISPR/Cas9技术是近几年发展起来的能对基因组进行定点精确修饰的基因编辑技术。在此背景和前提下，本项目组利用CRISPR/Cas9技术，针对花生FAD2（AhFAD2）基因，构建成熟高效的AhFAD2基因CRISPR/Cas9定点编辑技术体系；并对“桂花36”、“桂花39”和“桂花红198”等广西地方花生优良品种的AhFAD2基因进行定点编辑，创制高油酸突变体材料，提高广西花生优良品种的油酸含量，探索一条快速、高效的花生高油酸育种新途径。经过本项目的开展，建立了花生AhFAD2基因CRISPR/Cas9定点编辑技术体系，但编辑体系还需完善、编辑效率还有待提高；获得高油酸花生突变体材料3份，经测序表明为AhFAD2B 第442A碱基插入和第451碱基G/T替换，未获得A、B染色体双位点突变材料，突变体材料的油酸含量虽然有提高但未达到国家高油酸标准；同时通过辐射诱变和品种间杂交等途径，对桂花36等广西地方优良花生品种的油酸进行改良，共获得7份高油且高油酸的材料；在SCI收录刊物BMC biotechnology发表文章1篇，在《分子植物育种》和《中国农学通报》各发表研究论文1篇；申请并获授权国家发明专利和实用新型专利各1件、计算机软件著作权3件；参加学术会议2次，2名参与人员职称得到晋升。本项目的开展对利用CRISPR/Cas9技术定点编辑花生高油酸基因积累了一定的技术参考，创制的高油酸材料对南方花生产区高油酸花生产业后续发展起到了积极的推动作用。