近期，东北农业大学刘珊珊/张淑珍团队合作在Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY杂志在线发表题为‘Generation of New β‑Conglycinin-Deficient Soybean Lines by Editing the lincRNA lincCG1 Using the CRISPR/Cas9 System’的封面论文。
该研究利用双靶点CRISPR/Case9载体系统，定向编辑‘大豆致敏蛋白相关’基因间长链非编码RNA（long intergenic non-coding RNA，lincRNAs），lincCG1。双靶点敲除lincCG1基因导致大片段缺失，产生lincCG1基因功能丧失型（LincCG1-type）突变体，lincCG1功能丧失可导致大豆7S（β–conglycinin） α′-, α-, 与β-三个主要致敏亚基同时缺失，LincCG1-type突变体主要农艺及品质性状分析结果表明：T4代Cas9-free、LincCG1-type突变品系（CF-LincCG1）的产量性状相对于野生型对照品种‘东农50’无明显差异，但在含硫氨基酸、游离精氨酸及种子蛋白总量上显著高于‘东农50’。
本研究为大豆蛋白质组分改良育种提供了优异新等位基因（LincCG1）、优异新品系（CF-LincCG1）；开辟了大豆长链非编码RNA功能研究的新篇章，对进一步深入研究大豆非编码RNA的功能及作用机制有重要参考价值。
7S（β–conglycinin）与11S（glycinin）球蛋白是大豆种子贮藏蛋白的主要组分，约占大豆种子贮藏蛋白总量的70%左右。目前的研究表明，7S球蛋白的营养及加工品质均不及11S球蛋白，而且大豆致敏蛋白主要存在于7S球蛋白中，它的的三个主要亚基a¢-(76kD)、a-(72kD) 和b-(52-54kD)都是大豆致敏原。7S球蛋白亚基缺失型大豆品种在减少或除去致敏蛋白的同时，可以有效改良大豆蛋白的营养品质、改变大豆蛋白的加工特性。然而，由于7S球蛋白由多基因家族编码，‘a¢-，-与b-三个亚基同时缺失型’突变体种质鲜有报道。
长链非编码RNA（linRNAs）是一一一类近年新发现的RNA分子， 其长度一一一般大于200个核苷酸，并且缺乏编码潜力。它们能够在转录水平和转录后水平通过信号分子、捕获分子、导向分子、支架分子等四种方式调控基因的表达。根据lncRNAs在基因组上的位置，lncRNAs可细分为基因间区的lncRNAs（lincRNA）、内含子中的lncRNAs(intron lncRNA)，以及反义lncRNAs(antisense lncRNA)。相对于动物lncRNAs，植物中lncRNAs的研究相对较少，目前的研究结果表明，植物lncRNAs在生长发育及逆境应答中发挥重要调控功能，大部分植物lncRNAs的功能尚未解析，研究前景广阔。
本研究首次在大豆中鉴定、克隆了‘基因间的长链非编码RNA’功能基因lincCG1，完成了对lincCG1功能从基因到表型的双向验证，证明：（1）lincCG1是在影响大豆种子贮藏蛋白亚基组成中具有重要调控功能的一个lincRNA；（2）双靶点CRISPR/Cas9技术可实现lincCG1基因功能完成丧失，从而高效、精准的调控大豆蛋白组分。以上结果证明，针对大豆lncRNAs基因设计双靶点CRISPR/Case9载体系统，是克服linRNAs表达量低、保守性低的缺点，深入解析大豆linRNAs基因功能高效、可行的方法。
本文被邀请作为Journal of AGRICULTURAL and FOOD CHEMISTRY期刊的封面文章
东北农业大学刘珊珊教授和张淑珍教授为共同通讯作者，宋波副教授和在读博士生罗亭亭为共同第一作者，成果获得：十四五国家重点研发‘北方大豆高产优质耐密新种质创制与应用’项目、黑龙江省头雁团队、黑龙江省农业生物经济协同创新体系等项目资助。
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