昆明植物所在小立碗蘚多基因敲除體系研究中取得進展

2020-12-06 中國科學院

昆明植物所在小立碗蘚多基因敲除體系研究中取得進展

2019-07-29 昆明植物研究所

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　　苔蘚植物是最早登陸的綠色高等植物之一，是植物分子生物學研究中的一種重要模式植物。目前，小立碗蘚的基因敲除主要依賴於同源重組的方法，但這種方法獲得突變體的效率相對較低，且小立碗蘚的雜交極其困難，不利於獲得多突變體，對多基因家族基因功能進行研究。儘管小立碗蘚中也建立了CRISPR/Cas9的基因編輯技術，但這種方法在敲除多個基因時需要共轉多個sgRNA載體，從而使得基因敲除效率低下、載體構建費時費力。

　　中國科學院昆明植物研究所植物抗逆基因資源研究組通過分析已報導的各種Cas蛋白，選擇其中幾種在小立碗蘚中摸索基因編輯效率，最終篩選到一個具有高編輯活性的LbCas12a。該LbCas12a僅需要21個核苷酸的crRNA引導，即使加上目的基因的靶標序列長度也不會超過50個核苷酸，因此，CRISPR/LbCas12a系統用於多基因敲除具有很大的優勢。該研究組通過選擇2個、3個和多個基因作為靶標進行測試，結果發現CRISPR/LbCas12a系統在小立碗蘚中能夠進行高效的多基因編輯。對基因家族而言，只需要對基因家族的每個基因設計一個靶位點通過一次轉化即可同時獲得單突、雙突和多突。此外，對某些基因家族而言，CRISPR/LbCas12a多基因敲除效率比CRISPR/Cas9的效率要高。

　　該研究使得小立碗蘚基因功能研究，尤其是基因家族功能的研究更為容易。研究成果以A CRISPR/LbCas12a‐based method for highly efficient multiplex gene editing in Physcomitrella patens為題，在線發表在The plant journal上，劉莉研究組博士後普曉俊為該論文的第一作者，研究員劉莉為通訊作者。該研究得到中國博士後基金、雲南省博士後定向資助和國家自然科學基金的資助。

　　論文連結 

　　圖1. CRISPR/LbCas12a介導的基因編輯模式圖：(a) LbCas12a表達載體；(b)多重crRNA表達盒的載體圖；(c) LbCas12a和crRNA複合物的示意圖；(d)靶基因切割的示意圖


　　苔蘚植物是最早登陸的綠色高等植物之一，是植物分子生物學研究中的一種重要模式植物。目前，小立碗蘚的基因敲除主要依賴於同源重組的方法，但這種方法獲得突變體的效率相對較低，且小立碗蘚的雜交極其困難，不利於獲得多突變體，對多基因家族基因功能進行研究。儘管小立碗蘚中也建立了CRISPR/Cas9的基因編輯技術，但這種方法在敲除多個基因時需要共轉多個sgRNA載體，從而使得基因敲除效率低下、載體構建費時費力。
　　中國科學院昆明植物研究所植物抗逆基因資源研究組通過分析已報導的各種Cas蛋白，選擇其中幾種在小立碗蘚中摸索基因編輯效率，最終篩選到一個具有高編輯活性的LbCas12a。該LbCas12a僅需要21個核苷酸的crRNA引導，即使加上目的基因的靶標序列長度也不會超過50個核苷酸，因此，CRISPR/LbCas12a系統用於多基因敲除具有很大的優勢。該研究組通過選擇2個、3個和多個基因作為靶標進行測試，結果發現CRISPR/LbCas12a系統在小立碗蘚中能夠進行高效的多基因編輯。對基因家族而言，只需要對基因家族的每個基因設計一個靶位點通過一次轉化即可同時獲得單突、雙突和多突。此外，對某些基因家族而言，CRISPR/LbCas12a多基因敲除效率比CRISPR/Cas9的效率要高。
　　該研究使得小立碗蘚基因功能研究，尤其是基因家族功能的研究更為容易。研究成果以A CRISPR/LbCas12a‐based method for highly efficient multiplex gene editing in Physcomitrella patens為題，在線發表在The plant journal上，劉莉研究組博士後普曉俊為該論文的第一作者，研究員劉莉為通訊作者。該研究得到中國博士後基金、雲南省博士後定向資助和國家自然科學基金的資助。
　　論文連結 
　　圖1. CRISPR/LbCas12a介導的基因編輯模式圖：(a) LbCas12a表達載體；(b)多重crRNA表達盒的載體圖；(c) LbCas12a和crRNA複合物的示意圖；(d)靶基因切割的示意圖
　　

列印 責任編輯：侯茜

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