西南大学开发CRISPR-Cas单一转录单元代理报告系统

• 全文链接

关键词：

来源：

Plant Communications

全文链接：

//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/0a3298ee-6aa0-464f-94dd-bd40cfb58620

来源地址：

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.100921

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2024-04-13

摘要：

2024年4月13日，西南大学生命科学学院张勇教授团队联合西南大学园艺园林学院宋洪元教授团队、马里兰大学Yiping Qi教授在Plant Communications上发表了题为Boosting genome editing in plants with single transcript unit surrogate reporter systems的研究论文。该研究工作基于前期构建的单一转录单元CRISPR-Cas（STU-CRISPR）基因组编辑系统(Tang et al., 2016; Tang et al., 2019)，构建了基于代理报告系统的STU-SR植物基因组编辑系统，实现了对Cas9敲除编辑、C to T及A to G碱基编辑事件的高效富集，有效拓展了植物基因组编辑工具箱，为精准植物遗传改良提供了强有力的技术支持。研究者在STU-CRISPR系统基础上，结合包含内源基因编辑位点的筛选标记报告基因，构建了STU-SR-SSA系统。通过使用相同的sgRNA同时针对报告基因和内源基因进行编辑，建立了报告基因编辑与目标基因编辑的直接联系。当报告基因被sgRNA切割后，可通过SSA被修复为有功能的筛选标记基因，从而筛选得到的抗性植株中发生编辑的概率大幅提升。水稻中的实验结果显示，STU-SR-SSA系统在测试的内源基因位点上均达到了100%的编辑效率，与传统系统相比，编辑效率显著提升。此外，双等位基因编辑效率也得到了提高，OsPDS-sgRNA02和OsDEP1-sgRNA01两个位点的双等位编辑效率均达到100%。为实现碱基编辑事件的有效富集，研究者构建了STU-SR-BE系统。通过去除标记基因起始密码子并添加内源基因位点序列得到报告基因，报告基因被C to T或A to G编辑后形成新的起始密码子，恢复标记基因的正常功能。水稻中的结果表明：与传统CRISPR-Cas9系统相比，STU-SR-BE系统在多个内源基因位点上显著提高了编辑效率，与SpRY结合有效拓展了STU-SR-BE系统的应用范围。最后，研究者选取双子叶植物甘蓝来测试STU-SR系统的适用性。实验结果表明，与传统的CRISPR-Cas9系统相比，STU-SR-SSA系统在所有测试的内源基因位点上都实现了更高的编辑效率，BoPDS-sgRNA01位点的编辑效率从0%提高到了35%，BoPDS-sgRNA02位点的编辑效率从5%提高到了16.7%，BoBIK-sgRNA01位点的编辑效率显著提高了48.4%。这表明STU-SR系统能够有效地富集基因编辑事件，并在不同植物物种中具有广泛的应用潜力。