Genome Biology | 陈其军/高彩霞协作操纵指导编辑技术对玉米基因组停止精准编辑
发布日期: 2021-10-09 阅读次数:   信息来源:瑞典1分彩

 

克日,瑞典1分彩 陈其军传授、中国科学院遗传与发育生物学研讨所高彩霞研讨员和河南大先生科院周云传授协作在Genome Biology在线颁发了题为“Prime editing efficiently generates W542L and S621I double mutations in two ALS genes in maize”的论文。该研讨初次报道了操纵指导编辑技术(prime editing)对玉米基因组停止精准编辑的研讨。


    

 

指导编辑技术是一种全新的基于CRISPR/Cas体系的切确基因组编辑技术【1】,但今朝在动物(水稻)中的编辑效力遍及较低【2-8】。因为pegRNA的引物连系位点 (PBS) 和婚配靶点的距离子 (spacer) 易杂交构成双链布局,进而减弱pegRNA活性,研讨职员猜测pegRNA的抒发程度是影响指导编辑效力的关键身分之一。为此,该研讨接纳了两种战略进步pegRNA抒发: 增添pegRNA抒发框的数目及操纵两品种型的启动子(惯例型和复合型)驱动pegRNA的抒发(图1)。 

与之前水稻中的研讨成果比拟,该研讨在玉米上取得了更高的编辑效力(最高约达72%~75%),同时,该研讨初次操纵指导编辑东西在两个乙酰乳酸合酶基因ZmALS1和ZmALS2中完成了纯合渐变,且取得了这两个基因的W542L和S621I双位点渐变体(图1)。该研讨成果为开辟非转基因抗多种除草剂的玉米品系供给了一种可行且有用的方式,也为进一步优化动物指导编辑器 (PE) 供给了标的目的。值得注重的是,在优化PE进程中,研讨职员还不测发明Csy4卵白对玉米转化的强毒性,提醒在动物中应谨严操纵Csy4体系加工sgRNA或pegRNA(图1)。

 

                            

                                                                                                             图1


 另外,除察看到来源于pegRNA支架的副产品,研讨职员还察看到一类新型副产品,定名为双链平衡性DNA修复衍生的副产品。这类副产品发生于编辑两个及两个以上碱基的景象(图2)。为了降服pegRNA支架衍生的副产品,研讨职员提出了设想pegRNA的停止子法则,行将基因组DNA上的几个核苷酸 (如C, GC, TGC, GTGC或更长) 作为设想RT模板的停止旌旗灯号。

                                       

                                                                                                                      图2

为了进一步阐发差别战略对进步编辑效力的进献,研讨职员在水稻原生质体中比拟了惯例的U3启动子和复合型启动子(CaMV35S-CmYLCV-U6)驱动pegRNA抒发时的编辑效力。成果显现,复合型启动子在四个靶点中的三其中编辑效力明显高于惯例启动子(图3)。进步pegRNA抒发框数目的战略对进步编辑效力仿佛不进献,但这能够跟响应的载体过大而影响原生质体转化有关。


                                              

                                                                                                                    图3

 总之,该研讨成果使人鼓励,为进一步优化动物指导编辑器奠基了根本。研讨成果也为培养非转基因抗除草剂玉米供给了高效方式。

       瑞典1分彩 博士生姜媛媛、柴一萍和作物功效基因组与份子育种研讨中间逯敏慧为论文配合第一作者,瑞典1分彩 陈其军传授和中国科学院遗传与发育生物学研讨所高彩霞研讨员为论文配合通信作者。该研讨遭到国度严重转基因专项、国度作物育种严重专项及国度天然科学基金等名目的帮助。

 

 

 

论文链接:

http://doi.org/10.1186/s13059-020-02170-5

 

 

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