[发明专利]一种基于大麦条纹花叶病毒的基因编辑载体系统

说明书

本发明属于生物技术领域，具体公开了一种基于大麦条纹花叶病毒的基因编辑载体系统。所述基因编辑载体系统包括分别含有大麦条纹花叶病毒RNAα、RNAβ和RNAγ的人造质粒；在RNAβ或RNAγ中，整合有所需的sgRNA序列。本发明基于大麦条纹花叶病毒的基因编辑载体系统可以对本生烟等双子叶植物和小麦、玉米等单子叶植物的基因组进行高效的基因编辑。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体地说，涉及一种基于大麦条纹花叶病毒的基因编辑载体系统。

背景技术

基于CRISPR/Cas9技术的基因编辑操作，对靶标基因的编辑效率与靶标细胞中Cas9蛋白和sgRNA的表达量息息相关。通常，基于瞬时表达载体的基因编辑载体可以通过基因枪导入植物组织当中，也可以通过农杆菌介导的转化导入植物当中。但是由于瞬时表达载体本身并不能在靶标细胞中复制和转移，从而最终能够获得sgRNA和Cas9蛋白的细胞的数目是有限的，获得Cas9蛋白和sgRNA的细胞中，二者的含量也是有限的，从而对基因编辑的效率会产生不利的影响。为此，往往需要同时转化大量的受体组织，进行较大规模的组织培养操作才可能筛选出目标突变体，因而相当费时费力，成本较高。相对而言，基于植物病毒的基因编辑载体由于其可以高效复制，从而可以有较提高靶标细胞中sgRNA和/或Cas9蛋白的含量；此外，某些基于植物病毒的基因编辑载体在宿主植物中仍可以保持系统运动的能力，从而使能够获得sgRNA和/或Cas9蛋白的细胞比例大大增加进而有利于提升对靶标基因的编辑效率。同时，基于植物病毒的基因编辑载体在操作上也较为简单，通过农杆菌浸润或者摩擦接种的方式即可侵染宿主植物，从而实现对宿主植物内源基因进行基因编辑的目的。

目前报道的基于植物病毒的基因编辑载体主要包括植物双生病毒，烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus，TRV)和烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus，TMV)等，它们各自均具有一些重要优点，但也同时存在一些不足之处。

植物双生病毒为DNA病毒，在侵染植物时，双生病毒可能与宿主细胞竞争复制、翻译等相关因子，干扰植物正常生长，同时也给植物组培再生带来困难。基于双生病毒复制子的基因编辑载体往往无法在植物中进行运动和扩散。此外，双生病毒目前仍然是对农作物威胁最为严重的病毒种类之一，可以引发严重的症状，对作物造成巨大的破坏，且双生病毒可以经由昆虫(例如烟粉虱)进行传播，一旦扩散，难以控制。

2016年报道了基于RNA病毒TRV的基因编辑载体。TRV的基因组包含两条单链RNA，虽然基于TRV的基因编辑载体保持了系统运动的能力，但是TRV的寄主范围较为有限，其一般并不侵染包括大麦，小麦，玉米等重要作物在内的单子叶植物，从而限制了其在这些重要的农作物上的应用。

2017年报道了基于TMV的基因编辑载体。但是由于其在设计时，去除了病毒本身的运动蛋白，使病毒丧失了系统运动的能力，因而其得以发挥作用的部位较为有限。此外，TMV同样不能侵染小麦，玉米等禾本科作物。

因此，急需开发一种可应用单子叶禾本科作物(例如小麦)的基因编辑载体，并保留病毒在宿主植物中的系统运动能力和复制能力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于大麦条纹花叶病毒(BSMV)的基因编辑载体系统。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种基于大麦条纹花叶病毒的基因编辑载体系统。

所述大麦条纹花叶病毒的为多分体RNA病毒，基因组包含三条正义、单链基因组RNA，分别称为RNAα(GenBank：U35767.1)，RNAβ(GenBank：U35770.1)和RNAγ(GenBank：U13917.1)。