THIẾT KẾ HỆ THỐNG CRISPR/CAS9 BẤT HOẠT GENE StGBSS2 LIÊN QUAN ĐẾN TÔNG HỢP AMYLOSE Ở GIỐNG KHOAI TÂY ATLANTIC

Nguyễn Duy Phương; Trần Lan Đài

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CRISPR/CAS9 BẤT HOẠT GENE StGBSS2 LIÊN QUAN ĐẾN TÔNG HỢP AMYLOSE Ở GIỐNG KHOAI TÂY ATLANTIC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 03/04/25 Ngày hoàn thiện: 29/06/25 Ngày đăng: 29/06/25

Các tác giả

1. Nguyễn Duy Phương , Viện Di truyền Nông nghiệp
2. Trần Lan Đài, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Tóm tắt

Tỉ lệ thành phần tinh bột khó tiêu (amylose) và dễ tiêu (amylopectin) là một trong những yếu tố quyết định chất lượng tinh bột củ khoai tây. Nhóm gene StGBSS (granule-bound starch synthase) mã hóa enzyme quan trọng tham gia vào quá trình sinh tổng hợp amylose, được coi là có ảnh hưởng quan trọng với thành phần tinh bột củ khoai tây. Nghiên cứu này được thực hiện với mục đích thiết kế vector CRISPR/Cas9 để gây bất hoạt StGBSS2 trên giống khoai tây Atlantic, hướng tới tạo ra khoai tây có hàm lượng amylose thấp. Chúng tôi đã phân lập và giải trình tự đoạn exon 2 của StGBSS2, thiết kế hai crRNA đặc hiệu dài 22 nucleotide, và tạo thành công vector chuyển gen pCas9/sgRNA-GBSS2 chứa cấu trúc biểu hiện Cas9 và hai sgRNA. Vector này được thiết kế để tạo đột biến trên cả bốn alen của gen đích StGBSS2. Kết quả nghiên cứu là tiền đề cho việc tạo ra giống khoai tây có thành phần tinh bột phù hợp hơn cho các ứng dụng công nghiệp và chế biến thực phẩm, đồng thời góp phần vào nghiên cứu chức năng của StGBSS2 trong quá trình tổng hợp tinh bột ở khoai tây.

Từ khóa

amylose; khoai tây; CRIPSR/Cas9; Chỉnh sửa gene; StGBSS2

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] A. Tuncel and Y. Qi, “CRISPR/Cas mediated genome editing in potato: Past achievements and future directions”, Plant Sci., vol. 325, p. 111474, 2022.

[2] H.W. Maurer, “Starch in the Paper Industry”, in: J. BeMiller, R. Whistler (Eds.) Starch (Third Edition), Academic Press, San Diego, pp. 657-713, 2009.

[3] M. Jiao, Y. Gao and Y. Tian, “Study the relationship between the microstructure and characteristics of quinoa starch by compared with common cereal starches”, Am. J. Biochem. Biotechnol., vol. 16, no. 4, pp. 561–567, 2020.

[4] H. Yangcheng, H. Jiang, M. Blanco and J. J. Jane, “Characterization of normal and waxy corn starch for bioethanol production”, J. Agric. Food Chem., vol. 61, pp. 379–386, 2013.

[5] C. Tong, Z. Ma, H. Chen, and H. Gao, “Toward an understanding of potato starch structure, function, biosynthesis, and applications”, Food Frontiers, vol. 4, no. 3, pp. 980–1000, 2023.

[6] X. Zhao, M. Andersson and R. Andersson, “Resistant starch and other dietary fiber components in tubers from a high-amylose potato”, Food Chemistry, vol. 251, pp. 58–63, 2018.

[7] Nazarian-Firouzabadi F and R. G. F. , “Potato starch synthases: Functions and relationships”, Biochem. Biophys. Rep., vol. 10, pp. 7-16, 2017

[8] F. Veillet, L. Chauvin, M. P. Kermarrec et al, “The Solanum tuberosum GBSSI gene: A target for assessing gene and base editing in tetraploid potato”, Plant Cell Reports, vol. 38, pp. 1065–1080, 2019.

[9] M. Andersson, H. Turesson, A. Nicolia et al, “Efficient targeted multiallelic mutagenesis in tetraploid potato (Solanum tuberosum) by transient CRISPR-Cas9 expression in protoplasts, Plant Cell Report, vol. 36, pp. 117–128, 2017.

[10] I. E. Johansen, Y. Liu , B. Jørgensen B. et al, “High efficacy full allelic CRISPR/Cas9 gene editing in tetraploid potato”, Sci Rep, vol. 9, no. 1, p. 17715, 2019.

[11] H. Kusano, A. Takeuchi and H. Shimada, “Efficiency of potato genome editing: Targeted mutation on the genes involved in starch biosynthesis using the CRISPR/dMac3-Cas9 system”, Plant Biotechnol. (Tokyo), vol. 40, no.3, pp. 201-209, 2023.

[12] J.J. Doyle and J. L. Doyle, “Isolation of plant DNA from fresh tissue”, Focus, vol. 12, no. 1, pp. 13-15, 1990.

[13] J. Sambrook and D.W. Russel, Molecular cloning: A laboratory manual, 3rd edition. Cold Spring Harbour Laboratory, Cold Spring Harbour, NY, 2001.

[14] H. Liu, Y. Ding, Y. Zhou, W. Jin et al, “CRISPR-P 2.0: an improved CRISPR/Cas9 tool for genome editing in plants”, Molecular Plant, vol. 10, no. 3, pp. 530-532, 2017a.

[15] M. Zuker, “Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction”, Nucleic Acids Research, vol. 31, no. 13, pp. 3406-3415, 2003.

[16] M. Stemmer, T. Thumberger, M. D. Keyer et al, “CCTop: an intuitive, flexible and reliable CRISPR/Cas9 target prediction tool” PloS One, vol. 10, no. 4, p. 0124633, 2015.

[17] G. Liang, H. Zhang, D. Lou and D. Yu, “Selection of highly efficient sgRNAs for CRISPR/Cas9-based plant genome editing”, Scientific Reports, vol. 6, p. 21451. 2016.

[18] L. Abeuova, B. Kali, D. Tussipkan et al., “CRISPR/Cas9-mediated multiple guide RNA-targeted mutagenesis in the potato”, Transgenic Res., vol. 32, no. 5, pp. 383–397, 2023.

[19] S. Toinga-Villafuerte, M.I. Vales, J. M. Awika and K. S., “Rathore KS. CRISPR/Cas9-Mediated Mutagenesis of the Granule-Bound Starch Synthase Gene in the Potato Variety Yukon Gold to Obtain Amylose-Free Starch in Tubers”, Int J Mol Sci. vol 23, no. 9, pp. 4640, 2022.

[20] P.N. Duy, D. T. Lan, H. Ph. Thu et al, “Improved bacterial leaf blight disease resistance in the major elite Vietnamese rice cultivar TBR225 via editing of the OsSWEET14 promoter”, PLoS One, vol. 16, no. 9, p. e0255470, 2021.

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ