院遗传所提高CRISPR/Cas9编辑拟南芥基因组效率

CRISPR/Cas9系统作为目前zui广泛使用的基因组编辑技术，不仅成功用于编辑人类、小鼠和斑马鱼等动物基因组，在过去两年也成功修饰了拟南芥、水稻以及小麦等植物基因组。目前转化拟南芥通常采用农杆菌介导的沾花法（floral dip），在此方法中胚囊是T-DNA的主要目标，而已有研究表明普遍采用的CaMV 35S 启动子在生殖细胞中活性极低，用CaMV 35S 驱动的Cas9对拟南芥基因组的编辑效率明显低于水稻，并且绝大多数T1植株只是体细胞突变，并不能遗传到T2。
中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组通过YAO基因启动子驱动Cas9，极大地提高CRISPR/Cas9编辑拟南芥基因组的效率。YAO（Li et al., 2010）是早前杨维才研究组发现的一个在细胞分裂旺盛组织优先表达的基因，尤其在胚、胚囊、胚乳以及花粉中有很高的表达量；谢旗研究组将35S:hSpCas9-BRI1-sgRNA和pYAO:hSpCas9-BRI1-sgRNA载体通过农杆菌介导的floral dip方法分别转化拟南芥，通过比较发现，35S:hSpCas9对BRI1基因突变的效率只有4.3%，而pYAO:hSpCas9对BRI1基因突变的效率高达90.5%，而且对T1单株植物的编辑形式更多，通过检测没有Cas9的T2植株，还发现一些突变的BRI1等位基因是可遗传的。为了确认pYAO:hSpCas9对拟南芥其他基因同样有很高的编辑效率，PDS3 被选为靶基因，通过研究发现，pYAO:hSpCas9对PDS3 的编辑效率同样高达88.5%。同时，构建的pYAO:hSpCas9载体可以连接多个靶点，同时对拟南芥基因组多个基因进行编辑。
该研究结果于10月22日在线发表于Molecular Plant 杂志。谢旗研究组博士后闫留华和博士研究生魏绍巍为该论文的共同*作者。该研究得到了国家自然科学基金委重大项目和转基因专项的资助。闫留华得到了博士后基金的资助。