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浙大山东农研院助推外源基因碎片高效探测与精准定位系统"CTREP-finder" 平台发布

来源:新闻中心     发布时间:2022-05-09     浏览次数:309



近日,浙江大学教授、我院作物设计育种研究中心副主任舒庆尧团队与高其康教授团队合作,在 Crop Design 期刊在线发表了题为 "CTREP-finder: A web service for quick identification and visualization of clean transgenic and genome-edited plants" 的研究论文,创新了一种能够高效探测包括基因碎片在内的外源基因并将其在植物基因组中精准定位的方法体系,并开发了一款命名为 "CTREP-finder" 的在线服务平台。本项目由浙大山东农研院资助。

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研究背景

再过30年,世界人口预计将达到100亿。要解决100亿人的吃饭问题,迫切需要采用转基因和基因编辑等生物技术以创制产量更高、环境适应性更强、抗病害能力更好的农作物新品种,基因工程有巨大的美好前景。

然而,利用转基因和基因编辑技术创制植物新品种时,一些不需要的外源基因片段(基因碎片)也可能会神不知鬼不觉地整合到植物的基因组内,造成“遗传污染”。由于现有的分子技术(主要为PCR)无法有效检出这些基因碎片,因此这两项技术在培育作物新品种时存在较大的生物安全风险。

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研究内容

针对这一生物育种关键技术难题,浙江大学教授、我院作物设计育种研究中心副主任舒庆尧团队与高其康教授团队合作,创新了一种能够高效探测包括基因碎片在内的外源基因并将其在植物基因组中精准定位的方法体系。利用这一技术体系,可以快速判定植物样本是否携带外源基因,确定其性质和在植物基因组中的位置,希望一方面可以帮助从事转基因和基因编辑研究的科技工作者快速培育清洁转基因和基因编辑植物(Clean TRansgenic and gene Edited Plants,CTREPs), 另一方面可以为转基因和种业监管部门对任何植物样本进行快速检测,判定是否携带转基因或者是否携带产品所述的转基因事件。为此,该团队开发了一款命名为“CTREP-finder”的在线服务平台,只要输入植物样本的基因组重测序数据,2小时左右就可以得出上述需要的信息。

图1 转基因整合到植物基因组和CTREP-FINDER用于鉴定作物和转基因局部融合的流程。


该团队已经将这一技术体系应用于水稻、玉米等基因编辑和转基因植株的分析,发现存在较高比例的转基因和基因编辑植株携带质粒的骨架DNA片段,而这些“不想要”的基因碎片正是现有PCR分析技术难以检测到的“基因垃圾”,存在较大的生物安全风险。CTREP-finder体系的建立,有望让“基因垃圾”无处遁形,确保基因编辑和转基因植株清洁安全,从而推动生物技术育种行稳致远。

图2 CTREP-FINDER的页面


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cropd.2022.03.001


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专家简介:
舒庆尧(左二)
(图为舒庆尧教授带队在临沂市郯城县种子公司对试种水稻进行考察)


舒庆尧 博士,教授,博士生导师,从事水稻生物技术育种、水稻基因资源创新与功能分析和作物遗传育种理论与技术等研究。1998年入选浙江省“151”人才工程培养对象,中国农业生物技术学会(2010-)、中国原子能农学会(1999-)理事。曾在美国和瑞典、加拿大等地进修或合作研究,以第一完成人获部(省)级科技进步二等奖2项、三等奖4项,以及霍英东高校优秀青年教师奖等称号。先后主持有国家重点研发计划课题、科技部国际合作和国家自然科学基金等国家级项目10余项。在国内外杂志发表论文250余篇,其中SCI收录120余篇(被引用3700余次)。先后育成杂交稻和早籼稻新品种10余个。


舒庆尧教授担任我院作物设计育种研究中心副主任,在临沂地区有序开展水稻育种工作,目前已有3个水稻品种参加山东省水稻区域试验,与郯城县种子公司建立良好合作关系,并与临沂市金秋大粮公司共同培育的水稻新品种“哈勃903”预计将于2022年底通过国家主要农作物品种审定。


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