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华南植物园“一种适合基因叠加的载体及其应用”获发明专利新闻来源:本站    加入时间:2019-2-22 9:36:40    点击:219

传统上,转基因的插入都是随机的,而且在育种中,转基因一般都先在可转化的实验室品系中完成,随后再渗入到当地优良的栽培品系中。但是在非遗传连锁的情况下,对于二倍体或者以二倍体形式遗传的多倍体作物来说,要通过这种方法获得n个独立转基因性状的纯合株系,几率为(1/4)n 。若育种者还需将x个非转基因性状导入同一品种,获得纯合子的几率为(1/4)n+x。例如,要获得3个转基因性状和7个优良性状的纯合株系,可能要筛选超过1,000,000个单株。所以当分离的转基因位点增多时,将大大增加育种难度。为保持单个转基因位点,一些研究人员会选择将新基因和已经导入基因组的基因在体外融合,构建新的载体并重新转化。但这意味着每增加一个新的性状,以前已经通过审定的性状就需要同新性状一起重新审定,耗费大量不必要的资源。另一选择是将新基因直接导入栽培品系,但因许多栽培品系转化困难使这项工作难以进行;再者,由于每一个独立转化获得的栽培品系被认为是独立的转化事件,需要单独审批,若要做多个栽培品系的产品,就需要在审批上花费大量时间和金钱。

针对上述问题,中国科学院华南植物园研究员区永祥等发明了可以自由使用(不涉及使用别人专利)的定点基因叠加系统,并在烟草中验证了该系统的可实现性(Hou et al., 2016. Molecular Plant 7:1756-1765)。考虑到要发挥该系统的真正价值,就需要应用于作物中,所以在农业部转基因重点专项(2010ZX08010-001)和a片基地重点部署项目(KSZD-EW-Z-013)的支持下,区永祥和副研究员韩志国首先在水稻上建立了使用该系统所需要的起始目标系,并于20151月对相关成果进行了专利申请,最终在2018获得了授权(发明专利号,ZL 2015 1 0032720.0)。

该发明主要是关于能用于基因定点叠加的粳稻起始目标系的建立。包括构建了适用与基因叠加的载体:载体内含有用于基因叠加的目标位点:attP、attB序列,允许新的DNA分子通过重组酶Bxb1催化整合;获得整合了上述载体有效部分的并可用于水稻基因叠加的候选株系;确定了水稻染色体上适合整合新性状基因的7个基因组位点。在那些位点中,多个目的基因在不影响其他基因的正常表达的情况下,能有效地叠加并高效地表达,这样一来,由于分离位点的数目得到减少,大大降低了将转基因从实验室品系导入农田品种过程中的工作量。

虽然该专利成果只限于目标系的建立,但在随后的试验中,区永祥课题组副研究员李如玉证明了该专利所确定的位点的确能对新基因进行有效叠加(未发表),切实地说明了这个专利的可应用性。所以此专利的获取将为水稻上的定点基因叠加/整合服务,进一步建立拥有我国有自主知识产权的定点基因转化技术平台奠定了基础。目前,区永祥课题组正在国家重点研发计划2016YFD010904中分别在大豆和棉花中建立相关体系。希望不久的将来能为相关科研和企业提供服务,使产学研能更好地结合。

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