ویرایش ژن dad1 در آرابیدوپسیس و کلزا با هدف القای نرعقیمی

این پژوهش با هدف بررسی امکان تولید لاین نرعقیم در گیاه روغنی کلزا با استفاده از فناوری کریسپر انجام شده است. در این راستا ژن های مختلف دخیل در نمو دانه گرده و بساک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و ژن dad1، که یک فسفولیپاز کلروپلاستی را کد می کند و در ژنوم کلزا دو نسخه از آن وجود دارد، به عنوان ژن هدف انتخاب شد. پس از طراحی سازه کریسپری برای این ژن، کارکرد این سازه در گیاهان آرابیدوپسیس و کلزا مورد بررسی قرار گرفت. انتقال این سازه با موفقیت انجام شد و در مجموع، 18 گیاه آرابیدوپسیس و 8 گیاه کلزای تراریخته با سازه کریسپری حاصل شد، ولی هیچکدام از گیاهان کلزای تراریخته به مرحله تولید بذر نرسیدند و گیاهان آرابیدوپسیس تراریخته نیز کپسول های خالی از بذر تولید کردند. برای بررسی کارکرد سازه کریسپری، dna حاصل از سه گیاه کلزای تراریخته استخراج شد و ایجاد جهش در ناحیه مورد نظر ژن dad1 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج توالی یابی نشان داد که در محل هدف سازه کریسپر، حذف و اضافه هایی در توالی ژن dad1 در این 3 لاین اتفاق افتاده است که عدم تولید بذر در گیاهان تراریخته ممکن است به دلیل از کار افتادن ژن dad1 باشد. فارغ از این مساله، نتایج این بررسی بیانگر این است که امکان دستیابی به نرعقیمی با استفاده از این روش امکانپذیر است. در عین حال برای تایید نتایج و بازگرداندن باروری به این لاین ها بررسی های بیشتری با استفاده از پروموترهای القایی در این سازه کریسپری مورد نظر است.

dad1 gene editing in arabidopsis and rapeseed towards inducing sterility

hybrid seed production, which is one of the effective strategies to increase crop yield, relies on production of male sterile lines. the objective of this study was to investigate the possibility of producing male sterile lines in rapeseed using crispr technology. different genes involved in the development of pollen and anthers were analyzed and the dad1 gene, which encodes a chloroplast phospholipase and has two copies in the rapeseed genome, was selected as the target gene. after designing the crispr construct for this gene, the efficacy of this construct was investigated in arabidopsis and rapeseed plants. in total, 18 arabidopsis plants and 8 transgenic rapeseed plants containing the crispr construct were obtained, but none of the putative transgenic rapeseed plants reached the stage of seed production, and the putative transgenic arabidopsis plants produced empty capsules. to check the effect of the crispr construct, dna from three putative transgenic rapeseed plants was extracted and the sequence in the desired region of the dad1 gene was analyzed. sequencing results showed that deletions and additions have occurred in the target site of the crispr construct in the genomes of these 3 lines, and the lack of seed production in transgenic plants may be due to the failure of the dad1 gene. the results of this study indicate that it is possible to achieve sterility using site-directed mutagenesis in dad1 gene. to confirm the results and restore fertility to these lines, more investigations using inducible promoters for driving the crispr construct are required.