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科研進(jìn)展
昆明植物所在小立碗蘚多基因敲除體系研究中取得重要進(jìn)展 文章來(lái)源:資源植物與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2019-07-29 | 作者:普曉俊 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 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(xué)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于同源重組的方法,但這種方法獲得突變體的效率相對(duì)較低, 且小立碗蘚的雜交極其困難,不利于獲得多突變體,對(duì)多基因家族基因功能進(jìn)行研究。盡管小立碗蘚中也建立了CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù),但這種方法在敲除多個(gè)基因時(shí)需要共轉(zhuǎn)多個(gè)sgRNA載體,從而使得基因敲除效率低下、載體構(gòu)建費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物抗逆基因資源研究組通過(guò)分析已報(bào)道的各種Cas蛋白,然后選擇其中幾種在小立碗蘚中摸索基因編輯效率,最終篩選到了一個(gè)具有高編輯活性的 LbCas12a。該LbCas12a僅需要21個(gè)核苷酸的crRNA引導(dǎo),即使加上目的基因的靶標(biāo)序列長(zhǎng)度也不會(huì)超過(guò)50個(gè)核苷酸,因此,CRISPR/LbCas12a系統(tǒng)用于多基因敲除具有很大的優(yōu)勢(shì)。該研究組通過(guò)選擇2個(gè)、3個(gè)和多個(gè)基因作為靶標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CRISPR/LbCas12a系統(tǒng)在小立碗蘚中能夠進(jìn)行高效的多基因編輯。對(duì)基因家族而言,只需要對(duì)基因家族的每個(gè)基因設(shè)計(jì)一個(gè)靶位點(diǎn)通過(guò)一次轉(zhuǎn)化即可同時(shí)獲得單突、雙突和多突。此外,對(duì)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。以上研究成果以“A CRISPR/LbCas12a‐based method for highly efficient multiplex gene editing in Physcomitrella patens”為題在線發(fā)表于植物學(xué)期刊The plant journal 上(doi.org/10.1111/tpj.14478),劉莉研究組博士后普曉俊為該論文的第一作者,劉莉研究員為通訊作者。該研究得到中國(guó)博士后基金、云南省博士后定向資助和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
圖1. CRISPR/LbCas12a介導(dǎo)的基因編輯模式圖:(a) LbCas12a表達(dá)載體;(b)多重crRNA表達(dá)盒的載體圖;(c) LbCas12a和crRNA復(fù)合物的示意圖;(d)靶基因切割的示意圖 (責(zé)任編輯:李雪)
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