利用CRISPR-Cas9系统提高大豆油含量的研究

Soybeans are dominant oilseed crops. To improve soybean oil-bearing ability is important research projects for agonists and gene engineers. The inhibition of TAG turnover during seeds development is one of ways to increase the oil content. Sugar-dependent lipases play key roles specifically in the process of TAG turnover, and repression of the gene expression may increase the TAG content in soybean. In this study, we aim to establish stable GmSDP1-knockout mutants using CRISPR-Cas9 system. The function of GmSDP1 in TAG biosynthesis and turnover will be unraveled through the analysis on key gene expression, oil body, polar lipids, TAG content and fatty acid composition. In addition, evaluation of GmSDP1 genes in improvement of soybean oil content will be given through the investigation on biological characteristics, seeds characteristics and agronomic traits of gmsdp mutants.

大豆（Glycine max）是重要的油料作物，提高大豆种子油（triacylglycerol，TAG）含量是农学家和基因工程学家重要的研究内容。抑制种子发育过程中TAG的分解代谢是提高种子油含量的主要研究策略之一。糖依赖型脂酶（SUGAR-DEPENDENT1 Lipase, SDP1）是一种特异性降解TAG的脂肪酶，抑制其活性有可能大幅度提高大豆TAG含量。本项目利用CRISPR-Cas9系统和我们建立的大豆遗传转化体系敲除大豆脂酶GmSDP1基因，创制遗传稳定的GmSDP1缺失突变体（gmsdp1）；通过考察突变体gmsdp1中TAG合成途径重要酶基因的表达、油体特征、极性脂和TAG含量及其脂肪酸组成等，揭示GmSDP1基因在大豆TAG生物合成及分解代谢中的功能；同时，通过考察突变体gmsdp1的生物学特性、种子特征及农艺性状，确定GmSDP1基因在提高大豆油含量遗传改良中的价值。

大豆（Glycine max）是重要的油料作物。抑制种子发育过程中TAG的分解代谢是提高种子油含量的主要研究策略之一。糖依赖型脂酶（SUGAR-DEPENDENT1 Lipase, SDP1）是一种特异性降解TAG的脂肪酶，抑制其活性有可能大幅度提高大豆TAG含量。本项目利用CRISPR-Cas9系统在大豆发根中敲除了大豆脂酶GmSDP1基因，创制了稳定遗传的GmSDP1缺失突变体（gmsdp1）。通过考察大豆发根突变体gmsdp1中TAG合成途径重要酶基因的表达、TAG含量及其脂肪酸组成等, 我们发现GmSDP1基因的敲除可以提高TAG的合成，并改变其他关键酶基因的表达。这些研究这揭示了GmSDP1基因在大豆TAG生物合成及分解代谢中的功能。此外，我们成功建立了高效的大豆外源基因导入体系，获得了大量转基因愈伤和抗性芽。本项目探索了提高大豆油脂含量的新途径，为大豆油产量和品质改良提供理论依据和技术。