Araştırma Makalesi

Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme

Cilt: 62 Sayı: 1 14 Mart 2025
PDF İndir
TR EN

Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme

Öz

Amaç: Bu çalışmanın amacı, CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats)/Cas9 (CRISPR-associated protein 9) aracılı genom düzenleme yöntemi kullanılarak asma protoplastlarında hedefe yönelik mutasyonun gerçekleştirilmesidir. Materyal ve Yöntem: Chardonnay asma çeşidinde CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme için hedef gene uygun gRNA tasarımı yapılarak, hem gRNA’yı hem de Cas9 ve GFP genlerini içeren final CRISPR/Cas9 vektörü elde edilmiştir. Asma yapraklarından protoplast izolasyonu ve transformasyonu gerçekleştirilerek, transformasyon ve mutasyon verimliliği analiz edilmiştir. Araştırma Bulguları: Çalışmada Chardonnay yapraklarından yapılan protoplast izolasyonunda 1 g taze yapraktan 1x107 protoplast elde edilmiştir. VvPDS genini hedef alan vektörün (~10 kb) protoplastlarda transformasyon verimliliği %40-60 iken, sadece GFP genini içeren vektörde (~3 kb), transformasyon verimliliği %80-90 olarak bulunmuştur. Vektör büyüklüğü transformasyon verimliliğini büyük oranda etkilemiş, vektör büyüklüğü arttıkça verimlilik azalmıştır. Transformasyon gerçekleşmesine rağmen, hedeflenen mutasyon doğrulanamamıştır. Sonuç: Çalışmada asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme için ilk aşama olan gRNA tasarımından son aşama olan protoplast transformasyonuna kadar uygulanan basamaklar başarılı bir şekilde gerçekleştirilerek, sistemin sorunsuz uygulanabilirliği gösterilmiştir. Uygulanan protokoller ve elde edilen sonuçlar asmada hedef mutasyonların gerçekleştirilmesi amacıyla yapılacak olan diğer çalışmalarda kullanılabilecektir.

Anahtar Kelimeler

CRISPR/Cas9, genom düzenleme, PDS geni, protoplast, Vitis vinifera

Destekleyen Kurum

Bu çalışma Manisa Celal Bayar Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından finansal olarak desteklenmiştir (BAP, Proje No; 2020-123). Yazar finansal destek için teşekkür eder.

Proje Numarası

2020-123

Teşekkür

Çalışmada kullanılan plazmitleri temin etmemi sağlayan Cornell Üniversitesi’nden Prof. Dr. Adam Bogdanove’a ve Minesota Üniversitesi’nden Dr. Colby Starker’a desteklerinden dolayı teşekkür ederim.

Kaynakça

  1. Bailey-Serres, J., J. E. Parker, E. A. Ainsworth, G. E. Oldroyd & J. I. Schroeder, 2019. Genetic strategies for improving crop yields. Nature, 575 (7781): 109-118. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1679-0
  2. Belhaj, K., A. Chaparro-Garcia, S. Kamoun, N. J. Patron & V. Nekrasov, 2015. Editing plant genomes with CRISPR/Cas9. Current Opinion in Biotechnology, 32: 76-84. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2014.11.007
  3. Bernabé‐Orts, J. M., I. Casas‐Rodrigo, E. G. Minguet, V. Landolfi, V. Garcia‐Carpintero, S. Gianoglio, M. Vázquez‐Vilar, A. Granell & D. Orzaez, 2019. Assessment of Cas12a‐mediated gene editing efficiency in plants. Plant Biotechnology Journal, 17 (10): 1971-1984. https://doi.org/10.1111/pbi.13113
  4. Campos, G., C. Chialva, S. Miras & D. Lijavetzky, 2021. New technologies and strategies for grapevine breeding through genetic transformation. Frontiers in Plant Science, 12: 767522. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.767522
  5. Cermak, T., S. J. Curtin, J. Gil-Humanes, R. Cegan, T. J. Y. Kono, E. Konecna, J. J. Belanto, C. G. Starker, J. W. Mathre, R. L. Greenstein & D. F. Voytas, 2017. A multipurpose toolkit to enable advanced genome engineering in plants. Plant Cell, 29 (6): 1196-1217. https://doi.org/10.1105/tpc.16.00922
  6. Chen, K., Y. Wang, R. Zhang, H. Zhang & C. Gao, 2019. CRISPR/Cas genome editing and precision plant breeding in agriculture. Annual Review of Plant Biology, 70: 667-697. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100049
  7. Chen, S., L. Tao, L. Zeng, M. E. Vega‐Sanchez, K. Umemura & G. L. Wang, 2006. A highly efficient transient protoplast system for analyzing defence gene expression and protein–protein interactions in rice. Molecular Plant Pathology, 7 (5): 417-427. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2006.00346.x
  8. Chiu, W., Y. Niwa, W. Zeng, T. Hirano, H. Kobayashi & J. Sheen, 1996. Engineered GFP as a vital reporter in plants. Current Biology, 6 (3): 325-330. Doi: 10.1016/s0960-9822(02)00483-9
  9. Dalla Costa, L., M. Malnoy & I. Gribaudo, 2017. Breeding next generation tree fruits: technical and legal challenges. Horticulture Research, 4. https://doi.org/10.1038/hortres.2017.67
  10. Doench, J. G., E. Hartenian, D. B. Graham, Z. Tothova, M. Hegde, I. Smith, M. Sullender, B. L. Ebert, R. J. Xavier & D. E. Root, 2014. Rational design of highly active sgRNAs for CRISPR-Cas9–mediated gene inactivation. Nature Biotechnology, 32 (12): 1262-1267. https://doi.org/10.1038/nbt.3026

Kaynak Göster

APA
Kaya, H. B. (2025). Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme. Journal of Agriculture Faculty of Ege University, 62(1), 117-131. https://doi.org/10.20289/zfdergi.1432614
AMA
1.Kaya HB. Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme. Journal of Agriculture Faculty of Ege University. 2025;62(1):117-131. doi:10.20289/zfdergi.1432614
Chicago
Kaya, Hilal Betul. 2025. “Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme”. Journal of Agriculture Faculty of Ege University 62 (1): 117-31. https://doi.org/10.20289/zfdergi.1432614.
EndNote
Kaya HB (01 Mart 2025) Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme. Journal of Agriculture Faculty of Ege University 62 1 117–131.
IEEE
[1]H. B. Kaya, “Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme”, Journal of Agriculture Faculty of Ege University, c. 62, sy 1, ss. 117–131, Mar. 2025, doi: 10.20289/zfdergi.1432614.
ISNAD
Kaya, Hilal Betul. “Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme”. Journal of Agriculture Faculty of Ege University 62/1 (01 Mart 2025): 117-131. https://doi.org/10.20289/zfdergi.1432614.
JAMA
1.Kaya HB. Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme. Journal of Agriculture Faculty of Ege University. 2025;62:117–131.
MLA
Kaya, Hilal Betul. “Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme”. Journal of Agriculture Faculty of Ege University, c. 62, sy 1, Mart 2025, ss. 117-31, doi:10.20289/zfdergi.1432614.
Vancouver
1.Hilal Betul Kaya. Asma protoplastlarında CRISPR/Cas9 aracılı genom düzenleme. Journal of Agriculture Faculty of Ege University. 01 Mart 2025;62(1):117-31. doi:10.20289/zfdergi.1432614