一种基因编辑位点特异性PCR方法的开发和应用

张洪文, 赵圣博, 闫晓红, 李俊, 翟杉杉, 肖芳, 高鸿飞, 李允静, 吴刚, 武玉花

中国油料作物学报 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (1) : 77.

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中国油料作物学报 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (1) : 77. DOI: 10.19802/j.issn.1007-9084.2020314
转基因植物检测与安全评价专刊

一种基因编辑位点特异性PCR方法的开发和应用

  • 张洪文(1995-),四川巴中人,硕士研究生,主要从事转基因检测技术研究,E-mail:499218594@qq.com
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Development and application of a gene editing site-specific PCR method

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摘要

为了对基因组编辑产品进行精准定性和定量检测,以水稻SP1 基因的编辑植株为材料,在编辑位点上下
游设计通用引物,在编辑位点处设计基因编辑位点特异性TaqMan探针,建立了编辑位点特异性PCR方法。利用该
方法可准确鉴定特异基因组编辑产品,检测灵敏度达到5~10拷贝,可在实时荧光PCR(qPCR)和微滴数字PCR
(ddPCR)平台上对基因组编辑产品进行定量检测。由于数字PCR的微反应单元可消除野生型DNA对通用引物的
竞争性消耗,与qPCR的定量结果相比,ddPCR定量结果具有更高的定量准确性。

Abstract

Genome editing technology has been successfully used in agricultural breeding, it is urgent to estab⁃
lish accurate identification and quantification technology based on molecular characteristics of genome-edited prod⁃
ucts. In this study, SP1 gene-edited rice was used as materials to develop an editing site-specific PCR method by
designing universal primer pair upstream and downstream of the editing sites, and gene editing site-specific Taq⁃
Man probes targeting at the editing sites. The results demonstrated that this method accurately identified specific ge⁃
nome-edited products with a detection sensitivity of 5-10 copies. The quantitative detection of genome-edited prod⁃
ucts was performed by both real-time PCR (qPCR) and droplet digital PCR (ddPCR). Since thousands of indepen⁃
dent droplets of ddPCR might eliminate the competitive consumption of universal primers by wild-type DNA, the
quantitative results of ddPCR showed higher quantitative accuracy than those of qPCR.

基因组编辑技术利用位点特异性核酸酶(sitespecific
nuclease, SSN)切割植物基因组DNA的特定
位点,产生双链断裂缺口(double stranded break,
DSB)[
1,2],通过非同源末端连接(non-homologous end
joining, NHEJ)或同源重组(homologous recombina⁃
tion, HR)[
3]机制对双链断裂缺口进行修复,导致修复
位点发生单碱基或寡核苷酸片段的插入、缺失或替
换等突变,实现对基因组靶基因序列的精确编辑[4]。
基因组编辑常用的特异性核酸酶主要包括锌指核
酸酶(zinc finger nucleases, ZFNs)、类转录激活因子
效应物核酸酶(transcription activator-like effector
nucleases, TALENs)、以及规则簇状间隔的短回文重
复相关蛋白(clustered regularly interspaced short pal⁃
indromic repeat-associated protein,CRISPR/Cas)[
5]。
目前,基因组编辑技术已经成功用于多种植物的性
状改良,如增加千粒重的水稻[6]、低镉含量的籼稻[7]、
低糖含量的马铃薯[8]、糯性玉米[9]、高油酸大豆[10]、抗
溃疡病的柑橘[11]等;在北美洲,已经有两种基因组编
2021,43(1):77-89
doi:
收稿日期:2020⁃11⁃03
基金项目:
be completed in 3 minutes on site, it was considered to be successfully meeting the requirements on site.

关键词

基因组编辑作物 / 基因编辑位点特异性PCR / 身份鉴定 / 定量检测



Key words

genome-edited crops / gene editing site-specific PCR / identification / quantification

引用本文

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张洪文, 赵圣博, 闫晓红, 李俊, 翟杉杉, 肖芳, 高鸿飞, 李允静, 吴刚, 武玉花. 一种基因编辑位点特异性PCR方法的开发和应用[J]. 中国油料作物学报, 2021, 43(1): 77 https://doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2020314
ZHANG Hong-wen, ZHAO Sheng-bo, YAN Xiao-hong, LI Jun, ZHAI Shan-shan, XIAO Fang, GAO Hong-fei, LI Yun-jing, WU Gang, WU Yu-hua. Development and application of a gene editing site-specific PCR method[J]. CHINESE JOURNAL OF OIL CROP SCIENCES, 2021, 43(1): 77 https://doi.org/10.19802/j.issn.1007-9084.2020314
中图分类号: 中图分类号:Q789   

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转基因生物新品种培育专项(2018ZX0801105B)

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