CRISPR-Cas介导的拟南芥可遗传染色体融合

《SCIENCE》：CRISPR-Cas–mediated heritable chromosome fusions in Arabidopsis

染色体融合与遗传重组研究在拟南芥中通过CRISPR-Cas技术实现，成功获得八染色体自交植株，表型正常但杂交后生育力下降，重组模式改变为染色体规模定向育种提供新思路，证实植物基因组高度适应工程改动。

　　

编辑总结

染色体的重组会改变遗传信息的传递方式。在植物中，染色体重排可以使经过基因工程改造的植物与野生亲本分离，或者改变某些理想农艺性状的遗传方式。R?nspies等人使用拟南芥（Arabidopsis thaliana）作为实验模型，应用CRISPR-Cas技术将染色体融合在一起（参见Zhang和Dawe的文章）。研究人员培育出了拥有8条染色体的植株，这些植株在表型上与野生型植株无异，并且能够自我繁殖。重组模式的改变揭示了遗传规律的变化。这项研究为植物的大规模染色体改造提供了新的途径，并有助于理解植物基因组的可塑性。——Madeleine Seale

摘要

拟南芥的基因组由10条染色体组成。通过在不同染色体区域诱导CRISPR-Cas介导的DNA断裂，我们将整条染色体臂进行了融合，得到了两条具有8条染色体的植株。其中一条植株中，第3条染色体的两条臂分别与第1条染色体融合；另一条植株中，这两条臂分别转移到了第1条和第5条染色体上。这两条染色体数量减少的植株均具有繁殖能力。表型和转录分析显示，这些植株与野生型植株没有显著差异。然而，当这些植株与野生型植株杂交后，后代的繁殖能力有所下降。转移的染色体臂在减数分裂过程中的重组模式发生了显著变化。这种定向的染色体数量改变可能为新的育种策略提供基础，有助于重新定义基因连锁群并建立遗传屏障。此外，我们的数据表明，植物对基因工程导致的核型变化具有很强的适应性。