水稻(Oryza sativa L.)是世界范围内广泛种植的重要粮食作物之一。水稻在全球粮食安全中发挥的巨大作用促使研究人员开发具有改良农艺性状的新水稻品种,例如耐受生物和非生物胁迫。 CRISPR/Cas9基因编辑系统由于其高效、易用、高精度,为改善多种作物的农艺性状提供了一种很有前景的策略。本文讨论了CRISPR/Cas9在改良更适应不利环境条件的水稻品种中的应用。利用CRISPR/Cas9系统对水稻抗病(白叶枯病和稻瘟病)、抗除草剂和抗逆(盐、旱、寒)等一系列功能基因和调控基因进行了功能分析。还分析了该技术在水稻上应用的一些局限性和优点。该研究结果概述了基因编辑工具,从而指导其在越南应对气候变化的作物品种研究中的应用。
(RxLR) 基序,这是易位所必需的 [2,5]。RxLR 效应物递送到宿主细胞中的方式存在争议;关于 RxLR 基序与宿主质膜脂质结合和细胞自主摄取的说法受到了质疑 [4]。有证据表明 RxLR 基序是蛋白水解加工的位点,在分泌过程中被切割和去除 [5]。与卵菌效应物相比,真菌细胞质效应物缺乏与易位相关的明显氨基酸基序。然而,卵菌和真菌效应物中保守的结构折叠被认为有助于效应物递送 [4]。有趣的是,真菌病原体稻瘟病菌 [ 6 ] 和卵菌晚疫病菌 [ 7 ] 的细胞质效应物都是通过非常规蛋白分泌 (UPS) 途径从这些病原体中输出的,也就是说,尽管它们具有分泌信号肽,但它们的输出对抑制剂布雷菲德菌素 A 不敏感,因为抑制剂布雷菲德菌素 A 会阻断细胞内囊泡运动,从而阻止通过内质网 (ER) 和高尔基体的常规分泌。分泌途径可能是决定这些病原体向宿主输送的关键步骤。事实上,有证据表明,通过 UPS 途径从丝状病原体中输出细胞质效应物的情况非常普遍 [ 4 ]。除了了解细胞质效应物的分泌之外,一个关键问题是:它们如何进入植物细胞?
CRISPR/Cas 已成为多种生物体中遗传操作的最先进的技术,能够以前所未有的效率进行有针对性的遗传改变。本文中,我们报告了在重要的坏死性植物病原体灰霉病中首次建立强大的 CRISPR/Cas 编辑,该方法基于将优化的 Cas9-sgRNA 核糖核蛋白复合物 (RNP) 引入原生质体。通过开发一种将 RNP 递送与含端粒的瞬时稳定载体共转化相结合的新策略,进一步提高了编辑产量,从而允许临时选择和方便地筛选无标记编辑事件。我们证明,与现有的基于 CRISPR/Cas 的丝状真菌方法(包括模型植物病原体稻瘟病菌)相比,这种方法提供了更高的编辑率。编辑菌株的基因组测序显示很少有额外的突变,也没有 RNP 介导的脱靶证据。端粒载体介导编辑的高性能通过随机诱变 sdhB 基因的 272 个密码子得到证实,该基因是琥珀酸脱氢酶抑制剂 (SDHI) 杀菌剂抗性的主要决定因素,方法是将 272 个密码子批量替换为编码所有 20 种氨基酸的密码子。在没有选择的情况下,所有交换的频率都相似,但 SDHI 选择允许识别新的氨基酸替换,这些替换赋予了对不同 SDHI 杀菌剂的不同抗性水平。基于 RNP 的共转化效率提高且易于操作,有望加速 B . cinerea 和其他真菌的分子研究。