番茄基于DNA-free基因编辑技术的2种类病毒抑制和脱毒的机理研究
批准号:
32102396
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李经纬
依托单位:
学科分类:
蔬菜、瓜果种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李经纬
中文摘要
番茄是世界上重要的蔬菜作物,我国鲜食番茄种植面积位居世界首位。类病毒(Viroid)是已知最小的专性寄生和检疫性病原体,可侵染番茄顶端分生组织和生殖器官,并通过营养器官和种子传播,对生产、育种和流通造成严重影响。常规方法对类病毒脱毒效果有限。病毒与类病毒生物特性相似,基因编辑已成功应用于病毒抑制,尚未应用于类病毒沉默。以弹状病毒为载体的基因编辑具有效率高和载体不遗传的特点,可应用于非转基因水平的类病毒沉默。项目以感染马铃薯纺锤体类病毒或/和啤酒花矮化类病毒的番茄“Alisa Craig”为试材,建立以弹状病毒为载体的CRISPR/LnsCas13a DNA-free类病毒编辑体系,以被编辑的带毒番茄茎尖为试材,构建高效茎尖超低温疗法脱毒体系,获得遗传稳定的脱毒种苗种子,同时初步揭示类病毒抑制和脱除的机制,为番茄无毒种子种苗可持续发展提供理论和实践基础。
英文摘要
Tomato(Solanum lycopersicum)is an important vegetable crop, the planting area of fresh tomato in China ranks first in the world. Viroid is the smallest known obligate parasite and quarantine pathogen. It can infect the apical meristem and reproductive organs of tomato, and spread through vegetative organs and seeds, causing serious impact on production, breeding and circulation. Conventional methods have limited effect on viroid elimination. The biological characteristics of virus and viroid are similar. Gene editing has been successfully used in virus suppression, but not in viroid silencing. Taking rhabdovirus as vector, the gene editing has the characteristics of high editing efficiency and non-heredity, which can be applied to DNA-free viroid silencing. In this research, CRISPR/Lnscas13a gene editing system with rhabdovirus as vector will be established in“Alisa Craig”tomato infected with Potato spindle tuber viroid or/and Hop stunt viroid. Taking shoot tips of edited tomato as materials, the present research will establish an efficient viroid-cryotherapy system, obtain genetically stable viroid-free plants and seeds, and preliminarily reveal the mechanism of viroid inhibition and elimination. This work provids theoretical and practical basis for the sustainable development of viroid-free tomato seeds and seedlings.
本项目聚焦于番茄类病毒病害的防控,旨在开发有效的类病毒抑制和脱毒技术,以保障番茄产业的可持续发展。番茄生产面临类病毒病的严重威胁,类病毒作为最小的专性寄生病原体,对番茄生长和产量影响巨大。项目主要研究内容包括:创制外源ds-sRNA与超低温疗法联合应用的番茄类病毒脱毒技术,研究发现HSVd感染使番茄生长代谢紊乱,而特定ds-sRNA可诱导HSVd基因沉默,结合超低温疗法,获得脱毒率仅6.7%-10.0%,为喜温植物番茄的类病毒脱毒提供了新思路;探究外源刺囊酸和黄腐酚诱导番茄对PSTVd的耐受性,鉴定出抗感病品种,并发现这两种化合物能显著抑制PSTVd滴度,为抗病品种培育和防治制剂开发提供依据;鉴定13种类病毒RNA/DNA基因组对番茄的侵染性,结果显示所有类病毒均可侵染番茄,部分侵染性较强,为防控策略提供科学依据;分析HSVd靶向性ds-sRNA对感病番茄miRNA表达的影响,挖掘出关键miRNAs,为抗病育种和分子药物开发提供新理论基础。项目取得了一系列重要成果,如建立高效脱毒体系、发现天然抑制剂、扩展类病毒侵染性认识等,这些成果不仅丰富了类病毒研究的科学内涵,也为实际生产中的病害防控提供了有力的技术支持和理论指导,具有重要的科学意义和应用前景。
国内基金
海外基金