CRISPR/Cas9技术敲除大豆基因研究进展
摘要:本文主要介绍大豆的经济价值和CRISPR/Cas系统的发现以及其结构和定点编辑的基本作用原理和应用方式,及该技术在大豆基因编辑工程中的研究进展。还有CRISPR/Cas技术在各种生物的基因编辑中目前仍面临的一些问题以及解决方法。
关键词:CRISPR/Cas9技术;大豆;脱靶效应
一、文献综述
1.大豆的价值
大豆(Glycine max(L.)Merr.)是一种具有极大经济价值的豆科作物,也是人类食物中植物蛋白质和工业原料的主要来源。随着我国人口的持续增长,国内大豆种植面积逐渐缩小,大豆总产量不断下滑而需求量却日益增加,开发用于大豆遗传改良的新技术对于研究大豆基因功能、培育新品种等有重要意义。
2.CRISPR/Cas 系统的发现及结构原理
1987年,科学家在研究细菌的序列时,发现细菌的DNA分子中有许多间隔的序列,其被重复的回文序列(21~37bp) 隔开。到2002年,科学家通过计算机分析,发现很多原核生物(真细菌和古细菌)的基因组都有类似的结构,将其命名为CRISPR( clustered regularly interspaced short palindromic repeats,即成簇的、规律间隔的、短回文、重复序列) 。在这些 CRISPR附近还有一类联合基因,这些基因表达的蛋白质称为 Cas 蛋白,这些 Cas 蛋白可与CRISPR转录出的RNA结合,形成核糖核蛋白复合物( 即CRISPR/Cas 复合体),具有切割和整合外源DNA片段的作用。
CRISPR/Cas系统是元和生物特有的一种天然免疫系统,用于抵抗病毒或外源性质粒的侵害。根据Cas蛋白的特点,可将CRISPR/Cas系统分为6种类型,即Ⅰ-Ⅵ型。在早期的Ⅰ-Ⅲ型研究中,来自华农链球菌(Streptococcus pyogenes)Ⅱ型CRIAPR系统中的CRISPR/Cas9系统以其只需要一个SpCas9蛋白即可参与免疫过程的简便性成为了各物种中应用最为广泛的CRISPR/Cas系统。
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