棉花(山地山脉)是一种相物倍增的物种,是一种典型的嗜热作物,可以在高达45°C的温度下生存并良好地生存,CRISPR/LBCPF1(LBCAS12A)是一种用于植物基因组的温度敏感系统(Malzahn ext after,atsco),并且对海上的疾病(SO)易于persiante,又是一种含量(Malzahn et af。和棉花(Lee等,2019; Li等,2018; Tang等,2017; Xu等,2019)。但是,尚未在高温耐药作物的棉花中测试LBCPF1的温度敏感性。为了提高LBCPF1效率并确定棉花基因组编辑的最佳温度,我们研究了不同温度对LBCPF1活性和基因组编辑效率的影响。此外,我们创建了没有棉醇的种子的非转基因和无腺棉花植物,代表了棉花育种的宝贵种质资源。
基因组编辑工具极大地促进了通过靶向诱变对目标基因进行功能分析。现在有许多可用的基因组编辑工具,包括不同的位点特异性核酸酶和允许在给定位点引入单核苷酸多态性 (SNP) 的编辑器数据库。这些工具可用于在给定基因座产生高等位基因多样性,以促进基因功能研究,包括检查特定蛋白质结构域或单个氨基酸的作用。我们比较了我们的 LbCPF1、SpCAS9 和碱基编辑器 (BECAS9) 构建体对 OsCAO1 基因产生的效果、效率和突变类型。SpCAS9 和 LbCPF1 在产生突变方面具有相似的效率,但在诱导的突变类型上有所不同,对于 SpCAS9 和 LbCPF1,大多数变化分别是单核苷酸插入和短缺失。杂合子的比例也不同,在我们的 LbCPF1 中占大多数,而使用 SpCAS9,我们获得了大量双等位基因突变体。最后,我们证明了使用 BECAS9 可以特异性地引入终止密码子,可接受的效率约为 20%。基于这些结果,可以根据希望引入的突变类型在这三种替代方案中进行合理的选择,这三种系统是互补的。SpCAS9 仍然是在初级转化体中产生 KO 突变的最佳选择,而如果所需的基因突变干扰再生或生存能力,则将优先使用我们的 LbCPF1 构造,因为它主要产生杂合子。其他研究已将 LbCPF1 描述为在产生纯合和双等位基因突变方面与 SpCAS9 一样有效。未来仍有待澄清,不同的 LbCFP1 构造是否具有不同的效率并确定这些差异的来源。最后,如果希望专门引入终止密码子,BECAS9 是一种可行且有效的替代方案,尽管它在创建 KO 突变方面的效率低于 SpCAS9 和 LbCPF1。
CRISPR/LbCas12a系统(LbCpf1)被广泛应用于包括植物物种在内的基因组改造,但CRISPR/LbCas12a在不同植物物种和组织中的效率差异较大,编辑效率有待进一步提高。本研究通过优化crRNA表达策略和Pol II启动子,尝试提高CRISPR/LbCas12a在拟南芥中的编辑效率。值得注意的是,CRISPR/LbCas12a系统中tRNA-crRNA融合策略与RPS5A启动子的组合具有最高的编辑效率,而EC1f-in(crR)p驱动的CRISPR/LbCas12a的纯合突变体和双等位基因突变体比例最高。此外,所有纯合突变体和双等位基因突变体都可以稳定遗传到下一代,没有发生表型分离。本研究通过筛选出拟南芥中LbCas12a的最佳crRNA表达策略和启动子,提高了CRISPR/LbCas12a系统的编辑效率,为其他植物中CRISPR/LbCas12a方法的优化提供借鉴。
背景 单核苷酸替换、基因表达改变或有害基因的去除是植物许多重要农学性状的分子基础[1]。堆叠性状或改变调控途径的几个关键因素将极大地促进作物育种[1]。CRISPR-Cas 系统的多样性和简单性提供了强大的分子工具箱[2-10]。已采用多种策略在细菌、酵母和哺乳动物细胞中实现多重应用[11-16]。正交基因组操作最常用的多重策略包括几个正交 CRISPR 系统形成多功能 CRISPR 系统,例如使用 SpCas9 变体作为腺嘌呤碱基编辑器(ABE)和 SaCas9 作为胞嘧啶碱基编辑器(CBE)的双功能方法[17],或使用 LbCpf1 变体作为 CRISPRa、SpCas9 变体作为 CRISPRi 和 SaCas9 变体作为删除的三功能方法[15]。然而,这些策略需要同时递送多个 Cas 蛋白,并且每个 Cas 蛋白都需要自己的 PAM 识别 [ 15 , 17 ]。另一方面,各种 RNA 适体被整合到 CRISPR RNA 支架中,这些适体
