莱茵衣藻的高通量基因组编辑技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500071
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2102.合成生物学与生物改造技术
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Eukaryotic microalgae have significant economic value. Genetic reconstruction of microalgal genomes is helpful to obtain high yield and quality of algal strains for industrial production. But there are many limitations for the existing methods of genetic manipulation of microalgae. Therefore, it is urgent to establish an efficient means of genetic engineering for microalgae. Chlamydomonas reinhardtii known as “green yeast” is widely used as a class of economic microalgae and is also an important model for research in cell life. In this study, expression vectors of Cas9 protein and sgRNA will be constructed based on genetic transformation system of C. reinhardtii for the first time. An efficiently targeted genome editing technique of C. reinhardtii will be developed to achieve knockout, knockin and mutations of the targeted gene. High-throughput editing on the whole genome will be performed through the design and synthesis of targeted sequence libraries for C. reinhardtii genome and construction of targeted vector libraries. Targeted mutant library of C. reinhardtii will then be obtained. Cells with a specific phenotype will be selected by flow cytometry from the mutant library. High-throughput sequencing method of sgRNA within the cell population will be established to identify genes closely related to the phenotype. In summary, a high-throughput genome editing technique of C. reinhardtii is expected to be developed for the first time in this project and will promote the study of genetic and metabolic regulatory mechanisms of microalgae. It will also accelerate the pace of genetic engineering of microalgae and have important theoretical implications and technology value for the development of microalgae industry.
真核微藻具有重要的经济价值,对微藻基因组进行遗传改造有助于获得优质高产的工业化藻种,但现有的微藻遗传操作方法十分局限,亟须建立一种高效的基因工程手段。莱茵衣藻被称为绿色酵母,是一类应用广泛的经济微藻,也是研究细胞生命活动的重要模式生物。本研究将基于莱茵衣藻的遗传转化体系构建Cas9蛋白和sgRNA的表达载体,建立高效的莱茵衣藻基因组定向编辑技术,实现对目标基因的定向敲除、敲入和突变。通过设计和合成针对莱茵衣藻基因组的靶向序列库,构建靶向载体库,在全基因组水平上进行高通量编辑,获得莱茵衣藻定向突变体库。采用流式细胞仪从突变体库中分选具有特定表型的单细胞群,建立细胞群体内sgRNA的高通量测序方法,用以鉴定与该表型密切相关的基因。本项目首次建立的莱茵衣藻高通量基因组编辑技术,将会促进微藻遗传和代谢调控机制的研究,加速微藻基因工程改造的步伐,对微藻产业的发展具有重要的理论指导意义和技术应用价值。

结项摘要

莱茵衣藻是研究细胞生命活动的重要模式生物,本研究基于莱茵衣藻的遗传转化体系,开展了基因编辑载体的构建和衣藻转化实验,构建了Cas9基因、Cpf1基因与gRNA的复合表达载体,采用多种方法进行衣藻细胞转化,未检测到靶向载体完全整合的转化子,针对4个衣藻基因的靶向敲出也未能得到高效率的基因编辑突变体。同时进行了Cas9蛋白与gRNA复合体的转化实验,得到的衣藻转化子中未检测到突变体,这一结果与文献报道的极低的基因编辑效率一致。对非同源末端修复的关键基因Ku70和Ku80进行了表达抑制,以期提高同源重组效率,用构建的maa7基因重组片段转化末端修复抑制的衣藻细胞,但未能得到重组突变体。总之,本项目研究过程中发现衣藻细胞与现有的基因编辑蛋白存在一定的排斥性,导致基因编辑效率难以提高。目前的工作正在进行Cpf1蛋白与gRNA复合体的衣藻转化实验,后续将尝试更多不同来源的基因编辑蛋白。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Towards elucidation of the toxic mechanism of copper on the model green alga Chlamydomonas reinhardtii
阐明铜对模型绿藻莱茵衣藻的毒性机制
  • DOI:
    10.1007/s10646-016-1692-0
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Ecotoxicology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yongguang Jiang;Yanli Zhu;Zhangli Hu;Anping Lei;Jiangxin Wang
  • 通讯作者:
    Jiangxin Wang
裸藻遗传转化技术的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵青;蒋永光;雷安平;胡章立;王江新
  • 通讯作者:
    王江新
Targeted deep sequencing reveals high diversity and variable dominance of bloom-forming cyanobacteria in eutrophic lakes
靶向深度测序揭示富营养化湖泊中水华形成蓝藻的高度多样性和可变优势
  • DOI:
    10.1016/j.hal.2017.03.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Harmful Algae
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yongguang Jiang;Peng Xiao;Yang Liu;Jiangxin Wang;Renhui Li
  • 通讯作者:
    Renhui Li
Metabolic responses to ethanol and butanol in Chlamydomonas reinhardtii
莱茵衣藻对乙醇和丁醇的代谢反应
  • DOI:
    10.1186/s13068-017-0931-9
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Biotechnology for Biofuels
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Jiang Y;Xiao P;Shao Q;Qin H;Hu Z;Lei A;Wang J
  • 通讯作者:
    Wang J

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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
    邵青;蒋永光;雷安平;胡章立;王江新
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  • 通讯作者:
    蒋永光

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微生物异化还原碘酸盐的分子机制及其对地下水碘富集的影响
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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