以色列魏茨曼研究所成功观察双链DNA断裂后的修复

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植物科学SCI

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资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-12-27

摘要：

近日，来自以色列以色列魏茨曼研究所（The Weizmann Institute of Science）的Aviva Samach等人在The Plant Cell在线发表了题为CRISPR/Cas9-induced DNA breaks trigger crossover, chromosomal loss, and chromothripsis-like rearrangements 的研究论文，使用基于色素的视觉观察来探索植物中双链 DNA断裂的修复。植物育种是聚合亲本基因组所需性状的艺术。这通常发生在减数分裂过程中，通过交叉，即同源染色体之间染色体片段的交换。到目前为止，还无法确定减数分裂时交叉的精确断点。体细胞交叉很少见，但我们之前表明它可以通过 DNA 双链断裂 (DSB) 刺激，并可以遗传给下一代。这在番茄（Solanum lycopersicum）的特定果实颜色位点上得到了体现，但需要一个更通用的系统才能成为精确育种的有用工具。为了更好地了解通过同源重组进行的体细胞 DSB 修复，我们开发了一种检测方法，通过在广泛的基因座上分离转基因紫色标记（甜菜红素色素），可以实现体细胞交叉的可视化。通过这个过程，杂合组织变成纯合组织，在番茄叶、花或果实中形成野生型或深紫色区域。我们证实可以在 CRISPR 介导的 DSB 位点目视检测到体细胞交叉，为作物精确育种开辟了前景。此外，我们发现杂合性的丧失可能是由于 DSB 修复缺陷引发的主要染色体重排所致。发生这种情况的植物含有大量缺失和易位，并且是不育的，在减数分裂时显示出微核以及双着丝粒染色体中的桥，如麦克林托克的转座子触发的断裂-融合-桥循环中所述。这种基因组重排类似于哺乳动物细胞中的染色体碎裂。交叉和染色体碎裂事件都很罕见，但可以通过视觉观察检测到。更好地了解决定 DSB 命运的因素非常重要；何时修复会导致交叉或导致染色体碎裂。新的检测方法还将能够研究定点的体细胞交叉如何在育种应用中变得更有效。