基因组编辑技术,例如成簇的规律间隔短回文重复序列/CRISPR 相关系统 (CRISPR/Cas9),无疑正在成为改良粮食作物和应对农业挑战不可或缺的工具。在本研究中,评估了影响转化效率的关键因素,例如 PEG4000 浓度、孵育时间和质粒量,以实现将 CRISPR/Cas9 载体有效递送到卷心菜原生质体中。使用扩增子测序,我们证实了 PEG4000 浓度和孵育时间对诱导的目标突变有显著影响。通过优化转化方案,以 40 µg 质粒和 50% PEG4000 孵育 15 分钟,实现了 26.4% 的编辑效率。虽然这些因素强烈影响突变率,但转化原生质体的活力仍然很高。我们的发现将有助于成功编辑卷心菜和其他芸苔属植物的基因组,也有助于依赖原生质体瞬时转化方法的基因功能分析和亚细胞定位等研究领域。
背景:地中海果蝇的女性Capitata(Medfly)是主要的农业害虫,因为它们将鸡蛋放入数百种植物的水果作物中。在Medfly中,女性确定是基于CCTRANSFORMER(CCTRA)的激活。CCTRA的母体贡献是需要在XX胚胎中激活CCTRA,并通过女性特异性的替代剪接来开始和表观上保持CCTRA阳性反馈回路,从而导致女性发育。在XY胚胎中,确定雄性基因(MOY)的雄性阻断了这种激活,CCTRA会产生编码截短的CCTRA同工型和男性分化的男性特异性转录本。结果:为了诱导第一个编码外显子中的移码突变,以破坏女性特异性和较短的男性特异性CCTRA开放式阅读框(ORF),我们在胚胎中注射了Cas9核糖核蛋白(Cas9和单个指导RNA,SGRNA,SGRNA,SGRNA,SGRNA)。由于这种方法大多导致单相关突变,因此在携带双重突变的G 1 XX个体中,男性化才预计,在G 0注射个体的交叉之后。令人惊讶的是,这些注射仅XX胚胎导致了G 0成人,不仅包括XX女性,还包括50%的肥沃XX雄性。G 0 XX雄性表达男性特异性CCTRA转录本,表明完全男性化。有趣的是,在六个G 0 XX男性中,有四个显示了CCTRA野生型序列。这一发现表明,Cas9-SgrNA注射的男性化与其诱变活性无关。与这种观察结果一致,通过死亡的Cas9(酶促无活性,DCAS9)将CCTRA的胚胎靶向XX胚胎,也有利于胚胎和成人中CCTRA的男性特异性剪接。