本发明涉及植物分子生物学领域,尤其涉及一种应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体的构建方法。
背景技术:
CRISPR/Cas9技术是自2013年兴起的一种高效简便的基因组编辑技术,目前已在动物、模式植物中得到广泛应用。CRISPR/Cas9载体主要由Cas9和sgRNA两个核心部分构成,其中Cas9蛋白主要负责对DNA双链的切割,sgRNA负责对靶序列的识别并引导Cas9蛋白进入切割位点。能够在植物上应用的CRISPR/Cas9载体中,Cas9基因主要由双CaMV 35S启动子或泛素(Ubiquitin)基因启动子等组成型启动子启动,sgRNA片段则由U6 snRNA或U3 snRNA的启动子启动。由于物种之间的相对独立性,不同物种的U6、U3或Ubi启动子等在其它物种内的启动强度可能出现不同程度的下降,这在亲缘关系较远的物种间尤为显著,而Cas9和sgRNA的表达水平与CRISPR/Cas9的编辑效果紧密相关,因此,针对不同物种分别采用物种特异性的启动子能够收到更好的效果。
目前,拟南芥的U6-1、U6-26、U6-29启动子,水稻的U6、U3启动子,小麦的U3启动子,玉米的U6、Ubi启动子等已先后被应用于各自的CRISPR/Cas9载体中,同时根据不同物种的密码子偏好性分别对Cas9基因序列进行了优化,以尽可能提高Cas9和sgRNA的表达水平,取得了极好的编辑效果。然而,能够特异性作用于草莓的CRISPR/Cas9载体还未见报道。
技术实现要素:
为克服现有技术存在的上述技术问题,本发明提供了一类能够特异性应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体的构建方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体的构建方法,其包括:
S1:构建基础载体
以pUC19载体为骨架,采用森林草莓的U6 snRNA基因的启动子和终止子,转录sgRNA片段,获得目标片段序列为SEQ ID NO.1所示的pSG01载体;
以pUC19载体为骨架,采用栽培草莓的U6 snRNA基因的启动子和终止子,转录sgRNA片段,获得目标片段序列为SEQ ID NO.2所示的pSG02载体;
以pCAMBIA1302或pCAMBIA1301载体为骨架,采用森林草莓基因的密码子偏好性优化Cas9基因序列,以双CaMV 35S启动子和NOS终止子转录该基因,获得目标片段序列为SEQ ID NO.3所示的pCCF001载体;
以pCAMBIA1302或pCAMBIA1301载体为骨架,采用森林草莓基因的密码子偏好性优化Cas9基因序列,以森林草莓的Ubi启动子和NOS终止子转录该基因,获得目标片段序列为SEQ ID NO.4所示的pCCU001载体;
S2:靶序列退火复性:合成互补的Oligo DNA,将合成的Oligo序列进行退火复性获得DNA双链序列,并稀释;
S3:pSG01和/或pSG02质粒的酶切:采用限制性内切酶BbsI酶切pSG01和/或pSG02载体,酶切产物经超薄产物纯化试剂盒进行回收;
S4:连接和转化:配置连接体系,将S2获得的稀释后的DNA双链序列与S3获得的酶切产物进行连接反应,将获得的全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中;
S5:重组质粒的鉴定和提取:分别挑单菌落于LB/Amp液体培养基中振荡培养,分别以M13 fwd和Oligo-R为引物进行菌液PCR鉴定,将验证正确的菌液转接到新鲜的LB/Amp液体培养基中,培养后进行质粒的提取,得到重组质粒;
S6:重组质粒和pCCF001或pCCU001质粒的双酶切:将S5得到的重组质粒和S1构建的pCCF001或pCCU001质粒进行双酶切,酶切产物经1%的琼脂糖凝胶电泳后,采用凝胶回收试剂盒分别回收目标片段;
S7:连接、转化和鉴定:配置连接体系,将S6获得的酶切回收目标片段进行连接反应,将获得的全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中,挑单菌落于LB/Kan液体培养基中震荡培养,并进行菌液PCR鉴定,将阳性菌液转接到新鲜的LB/Kan液体培养基中培养,提取质粒,即获得构建好的CRISPR/Cas9载体。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,在所述步骤S2中,合成一对互补的Oligo DNA,即序列为SEQ ID NO.5所示的Oligo-F,序列为SEQ ID NO.6所示的Oligo-R。
进一步,在所述步骤S2中,合成两对互补的Oligo DNA,即序列为SEQ ID NO.7所示的Oligo1-F、序列为SEQ ID NO.8所示的Oligo1-R、序列为SEQ ID NO.9所示的Oligo2-F、序列为SEQ ID NO.10所示的Oligo2-R。
进一步,在步骤S2中,将所述合成的Oligo DNA序列进行退火复性的反应程序为:95℃变性5min,每30s降温1℃,降温至25℃,并于4℃保存。
进一步,在步骤S3中,采用限制性内切酶BbsI酶切pSG01或pSG02载体,反应体系100μL,37℃反应过夜,65℃反应20min获得相应的酶切产物。
进一步,在步骤S3中,采用限制性内切酶BbsI酶切pSG01和pSG02载体,反应体系100μL,37℃反应过夜,65℃反应20min获得相应的酶切产物。
进一步,在所述步骤S5中,所得到的重组质粒为pSG01-CZ或pSG02-CZ;在所述步骤S6中,将步骤S5中得到的pSG01-CZ或pSG02-CZ重组质粒、pCCF001或pCCU001质粒分别采用KpnI和XbaI进行双酶切,37℃酶切3h后65℃反应20min,获得相应的酶切产物。
进一步,在所述步骤S5中,所得到的重组质粒为pSG01-CZ和pSG02-CZ;在所述步骤S6中,将步骤S5中得到的pSG01-CZ重组质粒采用BamHI和KpnI进行双酶切,pSG02-CZ重组质粒采用XbaI和BamHI进行双酶切;将pCCF001或pCCU001质粒采用KpnI和XbaI进行双酶切,37℃酶切3h后65℃反应20min,获得相应的酶切产物。
进一步,在所述步骤S7中,所述菌液PCR鉴定以M13rev和Oligo-R为引物。
进一步,在所述步骤S7中,所述菌液PCR鉴定以Oligo1-F和Oligo2-R为引物。
与现有技术相比,本发明提供的应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体的构建方法可获得能够特异性作用于草莓的CRISPR/Cas9载体,该载体不仅能够作用于单个靶位点,而且能够同时作用于两个靶位点,用于草莓的遗传转化试验。
附图说明
图1为pSG01载体的图谱;
图2为pSG02载体的图谱;
图3为pCCF001载体的图谱;
图4为pCCU001载体的图谱;
图5为本发明提供的应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体的构建方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例的目的在于提供一类能够特异性应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体,为实现此目标,该类CRISPR/Cas9载体由以下部分构成,具体包含以下内容:
1.pSG01载体:以pUC19载体为骨架,采用森林草莓的U6 snRNA基因的启动子和终止子,转录sgRNA片段。该载体图谱如图1所示,其目标片段序列如下(SEQ ID NO.1):
其中分别是M13 fwd和M13 rev引物序列,是FvU6 promoter序列,是guide序列,是sgRNA scaffold序列,是FvU6 terminator序列。
2、pSG02载体:以pUC19载体为骨架,采用栽培草莓的U6 snRNA基因的启动子和终止子,转录sgRNA片段。该载体图谱如图2所示,其目标片段序列如下(SEQ ID NO.2):
其中分别是M13 fwd和M13 rev引物序列,是FaU6 promoter序列,是guide序列,是sgRNA scaffold序列,是FaU6 terminator序列。
3、pCCF001载体:以pCAMBIA1302或pCAMBIA1301载体为骨架,采用森林草莓基因的密码子偏好性优化Cas9基因序列,以双CaMV 35S启动子和NOS终止子转录该基因。该载体图谱如图3所示,其目标片段序列如下(SEQ ID NO.3):
其中是M13 rev引物序列,是2x35S promoter序列,是多克隆位点(MCS)序列,是根据森林草莓基因的密码子偏好性优化的Cas9序列,是NOS terminator序列。
4、pCCU001载体:以pCAMBIA1302或pCAMBIA1301载体为骨架,采用森林草莓基因的密码子偏好性优化Cas9基因序列,以森林草莓的Ubi启动子和NOS终止子转录该基因。该载体图谱如图4所示,其目标片段序列如下(SEQ ID NO.4):
其中是M13 rev引物序列,是森林草莓Ubi promoter序列,是多克隆位点(MCS)序列,是根据森林草莓基因的密码子偏好性优化的Cas9序列,是NOS terminator序列。
具体地,CRISPR/Cas9载体的构建方法如图5所示,包括:
S1:构建基础载体
以pUC19载体为骨架,采用森林草莓的U6 snRNA基因的启动子和终止子,转录sgRNA片段,获得目标片段序列为SEQ ID NO.1所示的pSG01载体;
以pUC19载体为骨架,采用栽培草莓的U6 snRNA基因的启动子和终止子,转录sgRNA片段,获得目标片段序列为SEQ ID NO.2所示的pSG02载体;
以pCAMBIA1302或pCAMBIA1301载体为骨架,采用森林草莓基因的密码子偏好性优化Cas9基因序列,以双CaMV 35S启动子和NOS终止子转录该基因,获得目标片段序列为SEQ ID NO.3所示的pCCF001载体;
以pCAMBIA1302或pCAMBIA1301载体为骨架,采用森林草莓基因的密码子偏好性优化Cas9基因序列,以森林草莓的Ubi启动子和NOS终止子转录该基因,获得目标片段序列为SEQ ID NO.4所示的pCCU001载体;
S2:靶序列退火复性:合成互补的Oligo DNA,将合成的Oligo序列进行退火复性获得DNA双链序列,并稀释;
S3:pSG01和/或pSG02质粒的酶切:采用限制性内切酶BbsI酶切pSG01和/或pSG02载体,酶切产物经超薄产物纯化试剂盒进行回收;
S4:连接和转化:配置连接体系,将S2获得的稀释后的DNA双链序列与S3获得的酶切产物进行连接反应,将获得的全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中;
S5:重组质粒的鉴定和提取:分别挑单菌落于LB/Amp液体培养基中振荡培养,分别以M13 fwd和Oligo-R为引物进行菌液PCR鉴定,将验证正确的菌液转接到新鲜的LB/Amp液体培养基中,培养后进行质粒的提取,得到重组质粒;
S6:重组质粒和pCCF001或pCCU001质粒的双酶切:将S5得到的重组质粒和S1构建的pCCF001或pCCU001质粒进行双酶切,酶切产物经1%的琼脂糖凝胶电泳后,采用凝胶回收试剂盒分别回收目标片段;
S7:连接、转化和鉴定:配置连接体系,将S6获得的酶切回收目标片段进行连接反应,将获得的全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中,挑单菌落于LB/Kan液体培养基中振荡培养,并进行菌液PCR鉴定,将阳性菌液转接到新鲜的LB/Kan液体培养基中培养,提取质粒,即获得构建好的CRISPR/Cas9载体。
实施方式1
本实施方式给出了作用于单个位点的CRISPR/Cas9载体制备过程:
(1)靶序列退火复性。根据选定的靶序列,合成一对互补的Oligo DNA,序列为(SEQ ID NO.5):Oligo-F:CACCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN,Oligo-R(SEQ ID NO.6):AAACNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN。将合成的Oligo序列按照表1进行退火复性,反应程序为:95℃变性5min,1℃/30s降温至25℃,4℃保存。将得到的DNA双链序列稀释至0.1μM。
表1靶序列退火复性的反应体系
(2)pSG01或pSG02质粒的酶切。采用限制性内切酶BbsI酶切pSG01或pSG02载体,反应体系100μL,如表2,,37℃反应过夜,65℃反应20min,酶切产物经超薄产物纯化试剂盒进行回收,并使用核酸蛋白仪测定浓度。
表2 BbsI酶切pSG01或pSG02载体的反应体系
(3)连接和转化。按照表3配置连接体系,16℃反应30min后4℃反应过夜。将全部连接产物采用热激发转化至大肠杆菌JM109中。
表3复性产物与pSG01或pSG02酶切片段的连接反应体系
(4)重组质粒的鉴定和提取。挑单菌落于800μl的LB/Amp液体培养基中,37℃振荡培养,以M13 fwd和Oligo-R为引物进行菌液PCR鉴定,将验证正确的菌液转接到新鲜的LB/Amp液体培养基中,培养后进行质粒的提取,得到重组质粒pSG01-CZ或pSG02-CZ。
(5)pSG01-CZ或pSG02-CZ和pCCF001或pCCU001质粒的双酶切。将得到的pSG01-CZ或pSG02-CZ重组质粒、pCCF001或pCCU001质粒分别采用KpnI和XbaI进行双酶切,37℃酶切3h后65℃反应20min。酶切产物经1%的琼脂糖凝胶电泳后,采用凝胶回收试剂盒分别回收目标片段,并用核酸蛋白仪测定浓度。
(6)连接、转化和鉴定。按照表4配置连接体系,16℃反应30min后4℃反应过夜。将全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中;挑单菌落于800μl的LB/Kan液体培养基中,37℃振荡培养;以M13rev和Oligo-R为引物进行菌液PCR鉴定,将阳性菌液转接到新鲜的LB/Kan液体培养基中培养,提取质粒,-20℃保存。该质粒即为构建好的作用于单个位点的CRISPR/Cas9载体,可用于下一步的草莓遗传转化试验。
表4酶切回收片段的连接反应体系
实施方式2
本实施方式给出了作用于两个位点的CRISPR/Cas9载体制备过程:
(1)靶序列退火复性。根据选定的靶序列,合成两对互补的Oligo DNA,序列为:Oligo1-F:CACCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN(SEQ ID NO.7),Oligo1-R:AAACNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN(SEQ ID NO.8),Oligo2-F:CACCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN(SEQ ID NO.9),Oligo2-R:AAACNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN(SEQ ID NO.10)。将合成的Oligo序列分别按照表5进行退火复性,反应程序为:95℃变性5min,1℃/30s降温至25℃,4℃保存。将得到的DNA双链序列稀释至0.1μM。
表5靶序列退火复性的反应体系
(2)pSG01和pSG02质粒的酶切。采用限制性内切酶BbsI分别酶切pSG01和pSG02载体,反应体系100μL,如表6所示,37℃反应过夜,65℃反应20min,酶切产物经超薄产物纯化试剂盒进行回收,并使用核酸蛋白仪测定浓度。
表6 BbsI酶切pSG01或pSG02载体的反应体系
(3)连接和转化。按照表7分别配置连接体系,16℃反应30min后4℃反应过夜,将全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中。
表7复性产物与pSG01或pSG02酶切片段的连接反应体系
(4)重组质粒的鉴定和提取。分别挑单菌落于800μl的LB/Amp液体培养基中,37℃振荡培养;分别以M13 fwd和Oligo-R为引物进行菌液PCR鉴定,将验证正确的菌液转接到新鲜的LB/Amp液体培养基中,培养后进行质粒的提取,得到重组质粒pSG01-CZ和pSG02-CZ。
(5)pSG01-CZ、pSG02-CZ和pCCF001或pCCU001质粒的双酶切。将得到的pSG01-CZ重组质粒采用BamHI和KpnI进行双酶切,pSG02-CZ重组质粒采用XbaI和BamHI进行双酶切;将pCCF001或pCCU001质粒采用KpnI和XbaI进行双酶切,37℃酶切3h后65℃反应20min。酶切产物经1%的琼脂糖凝胶电泳后,采用凝胶回收试剂盒分别回收目标片段,并用核酸蛋白仪测定浓度。
(6)连接、转化和鉴定。按照表8配置连接体系,16℃反应30min后4℃反应过夜;将全部连接产物采用热激法转化至大肠杆菌JM109中;挑单菌落于800μl的LB/Kan液体培养基中,37℃振荡培养;以Oligo1-F和Oligo2-R为引物进行菌液PCR鉴定,将阳性菌液转接到新鲜的LB/Kan液体培养基中培养,提取质粒,-20℃保存。该质粒即为构建好的作用于两个位点的CRISPR/Cas9载体,可用于下一步的草莓遗传转化试验。
表8酶切回收片段的连接反应体系
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 四川农业大学
<120> 一种应用于草莓上的CRISPR/Cas9载体的构建方法
<160> 10
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 838
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
gtaaaacgac ggccagtgaa ttgggatccg gtaccaggag aagagagatg gtgttgaaca 60
gctatgtagc ggtaagagta gcaaacatgt cggcatacgc gtgtcaatac atagcttgca 120
atcccgagag attgagtagc gaccaagttc tgtacctcct cttctgcttc ccgttccttc 180
aactccgtcg cttcctcctc aacttccgac gacgaccctc cccttgattc cttgtaattt 240
cactctctct ctctctctct ctctctctct ctctctctca tgtatcaaag catacgattc 300
tctactttgt tgtttcctga attcaagatc taggatatct gagatccatg ccatttcgaa 360
tttgaccaag gccctgttat gactttattg tgctcaaatc tataacagat tgcaaacgcc 420
tctcaggccc aaacagtccc caactcttaa agagcaaagg ctacgaaata atcccacatc 480
ggaaacctct gtctacaagg acttctttat atacaattga ctcccatcta agcttgggtc 540
ttcgagaaga cctgttttag agctagaaat agcaagttaa aataaggcta gtccgttatc 600
aacttgaaaa agtggcaccg agtcggtgct ttttttgcaa ttttttgcaa ttttttgctt 660
gatcttctgc tgtattaact atcactatat gtctgtatta agtaaccttt tcttgcaatt 720
tttggcttga tcttctgctg tataaactat cggtgtgttt ctagagggat ccctagagat 780
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<210> 2
<211> 812
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
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<211> 5499
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
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gttcaagact aacaggaagg tcactgtcaa gcagcttaag gaggattact tcaagaaaat 2760
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tgaagagagg cttaagactt acgcccatct tttcgatgac aaggtcatga agcagcttaa 3000
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