近期，東北農業大學劉珊珊/張淑珍團隊合作在Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY雜志線上發表題為‘Generation of New β‑Conglycinin-Deficient Soybean Lines by Editing the lincRNA lincCG1 Using the CRISPR/Cas9 System’的封面論文。
該研究利用雙靶點CRISPR/Case9載體系統，定向編輯‘大豆緻敏蛋白相關’基因間長鍊非編碼RNA（long intergenic non-coding RNA，lincRNAs），lincCG1。雙靶點敲除lincCG1基因導緻大片段缺失，産生lincCG1基因功能喪失型（LincCG1-type）突變體，lincCG1功能喪失可導緻大豆7S（β–conglycinin） α′-, α-, 與β-三個主要緻敏亞基同時缺失，LincCG1-type突變體主要農藝及品質性狀分析結果表明：T4代Cas9-free、LincCG1-type突變品系（CF-LincCG1）的産量性狀相對于野生型對照品種‘東農50’無明顯差異，但在含硫氨基酸、遊離精氨酸及種子蛋白總量上顯著高于‘東農50’。
本研究為大豆蛋白質組分改良育種提供了優異新等位基因（LincCG1）、優異新品系（CF-LincCG1）；開辟了大豆長鍊非編碼RNA功能研究的新篇章，對進一步深入研究大豆非編碼RNA的功能及作用機制有重要參考價值。
7S（β–conglycinin）與11S（glycinin）球蛋白是大豆種子貯藏蛋白的主要組分，約占大豆種子貯藏蛋白總量的70%左右。目前的研究表明，7S球蛋白的營養及加工品質均不及11S球蛋白，而且大豆緻敏蛋白主要存在于7S球蛋白中，它的的三個主要亞基a¢-(76kD)、a-(72kD) 和b-(52-54kD)都是大豆緻敏原。7S球蛋白亞基缺失型大豆品種在減少或除去緻敏蛋白的同時，可以有效改良大豆蛋白的營養品質、改變大豆蛋白的加工特性。然而，由于7S球蛋白由多基因家族編碼，‘a¢-，-與b-三個亞基同時缺失型’突變體種質鮮有報道。
長鍊非編碼RNA（linRNAs）是一一一類近年新發現的RNA分子， 其長度一一一般大于200個核苷酸，并且缺乏編碼潛力。它們能夠在轉錄水準和轉錄後水準通過信号分子、捕獲分子、導向分子、支架分子等四種方式調控基因的表達。根據lncRNAs在基因組上的位置，lncRNAs可細分為基因間區的lncRNAs（lincRNA）、内含子中的lncRNAs(intron lncRNA)，以及反義lncRNAs(antisense lncRNA)。相對于動物lncRNAs，植物中lncRNAs的研究相對較少，目前的研究結果表明，植物lncRNAs在生長發育及逆境應答中發揮重要調控功能，大部分植物lncRNAs的功能尚未解析，研究前景廣闊。
本研究首次在大豆中鑒定、克隆了‘基因間的長鍊非編碼RNA’功能基因lincCG1，完成了對lincCG1功能從基因到表型的雙向驗證，證明：（1）lincCG1是在影響大豆種子貯藏蛋白亞基組成中具有重要調控功能的一個lincRNA；（2）雙靶點CRISPR/Cas9技術可實作lincCG1基因功能完成喪失，進而高效、精準的調控大豆蛋白組分。以上結果證明，針對大豆lncRNAs基因設計雙靶點CRISPR/Case9載體系統，是克服linRNAs表達量低、保守性低的缺點，深入解析大豆linRNAs基因功能高效、可行的方法。
本文被邀請作為Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY期刊的封面文章
東北農業大學劉珊珊教授和張淑珍教授為共同通訊作者，宋波副教授和在讀博士生羅亭亭為共同第一作者，成果獲得：十四五國家重點研發‘北方大豆高産優質耐密新種質創制與應用’項目、黑龍江省頭雁團隊、黑龍江省農業生物經濟協同創新體系等項目資助。
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