首页»CRISPR(植物)

      一个理想的植物基因组编辑技术应具有以下特点:(1)靶向突变活性高,转基因低世代有较高的突变率;(2)突变位点特异,脱靶率低;(3)突变类型多样,易于找到符合要求的突变体;(4)有一定比例能稳定遗传的突变体;(5)对于应用研究而言,在转基因低世代(如T1代)易彻底分离所有的转基因成分。CRISPR-Cas9为植物基因组编辑提供了这些可能。

      尽管,相比CRISPR在动物中的应用,植物还是相对落后(如下图),但CRISPR/Cas9 技术已在拟南芥、烟草(Nicotiana tabacum)、水稻(Oryza sativa)、大豆(Glycine max)、 番茄(Lycopersicon esculentum)、玉米(Zea mays)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum )、马铃薯(Solanum tuberosum)等模式植物和农作物研究中百花齐放。另外, 2016年美国农业部宣布对宾夕法尼亚大学用CRISPR-Cas9编辑过的防褐变蘑菇、杜邦先锋CRISPR玉米均与传统作物同样监管,这样就意味着无需通过该机构就可以栽培和销售这种蘑菇和玉米。我国出台的《“十三五”国家科技创新规划》中也明确提出了,“十三五”期间要“加强作物抗虫、抗病、抗旱、抗寒基因技术研究,加大转基因棉花、玉米、大豆研发力度,推进新型抗虫棉、抗虫玉米、抗除草剂大豆等重大产品产业化,强化基因克隆、转基因操作、生物安全新技术研发”。由此可见,中国政府正发力转基因产业化。这给植物CRISPR应用也提供广阔的空间。


 如图:CRISPR全部应用和CRISPR在植物中的应用在NCBI PubMed发表文章对比。红色代表全部CRISPR文章,蓝色代表CRISPR在植物中的应用。

     植物上 sgRNA 的转录基本由RNA聚合酶Ⅲ型U6 或 U3 启动子驱动,目前也有报道使用RNA聚合酶Ⅱ型来驱动cpf1的crRNA的表达,结果也比较理想。一般而言,来自于拟南芥和水稻的 U6 启动子分别适用于单子叶和双子叶植物,但并非真正通用。对于多基因敲除来说,打靶载体sgRNA 的数目决定了靶位点的多少。由于U6或者U3高度的重复性, sgRNA 达到4个时,细菌和植物体内的同源重组机制会一定程度的破坏载体元件。这时使用不同的序列差异较大的Ⅲ型启动子尤为必要。早有报道也显示,利用细胞内tRNA的后熟自剪切的过程, 采取单个Ⅲ型启动子驱动的一条由多个tRNA和sgRNA相间排列的序列, 能够生成多条有功能活性的sgRNA,可同时敲除多个基因。
      我们在公司层面上,我们积累了超过500个基因,超过5000株植物的鉴定结果,对cas9造成的单靶点插入突变、单碱基删除突变、双靶点间DNA片段缺失突、双靶点间DNA片段倒位、DNA片段重复突变等结果为分子育种提供更多精确指导,除了为广大客户提供常规的植物CRISPR敲除服务,我们专注于国内自主知识产权的编辑蛋白的研发,植物亚细胞器基因组的编辑改良,精准定点突变,CRISPR高通量筛选等工作,希望能够为各位老师和同行提供一些帮助,也能够为我国农业贡献一些自己的力量。