UMD报道了植物中CRISPR-Cas12a的六个新变体…

Maryland大学植物科学副教授Yiping Qi继续在植物中创新基因组编辑和工程,具有提高食品生产效率的最终目标。他的新工作促进了植物中的六个Cr Cas12a的新型变种,首先在水稻中作为一个主要的全球作物测试。除了拓宽可能的基因编辑目标之外,这些工具还可以一次编辑许多不同的位点,甚至抑制基因表达。
信贷:国家卫生研究院,公共领域

–扩展基因组工程…

在新的出版物中自然通信Maryland大学植物科学副教授Yiping Qi继续在植物中创新基因组编辑和工程,具有提高食品生产效率的最终目标。他最近的工作贡献了六个新的CRISPR-CAS12A的变种,从未在植物中被证明,首先在水稻中测试它们作为主要的全球作物。

除了允许更广泛的基因编辑目标外,这些新工具还可以同时编辑基因组中的许多不同位点,甚至抑制基因表达,以降低不良性状。这些专利申请工具极大地扩大了CRISPR-Cas12a在植物中所能做的工作范围,这可以帮助更有效地生产粮食,以满足日益增长的全球人口。

齐说:“我们对这篇论文感到兴奋,因为我们已经做出了两个重大突破。”。“首先,我们首次报告了植物中具有基因组编辑功能的多个Cas12a工具,发现一个[Mb2Cas12a]极大地拓宽了Cas12a的目标范围。其次,我们开发了一个非常有效的系统,可以同时编辑许多不同的站点[多路编辑],这使得我们可以在一代人中编辑水稻中的16个不同基因。”

作为QI解释,CAS12A(如其他CISRPR系统)通常已与靶向称为PAM序列的特定短序列。PAM序列是QUSPR系统通常用于识别可能使其分子切割在DNA中的位置。然而,齐齐介绍的新MB2CAS12A变体在轻松的PAM要求下,扩大了可以针对编辑Qi的实验室最近为CRISPR-CAS9做的方式的范围。

除了这一发现之外,植物中的CAS12A引入的多路复用编辑系统提供了一下,提供了有效地编辑全基因组的多个网站的特定策略。对于这种概念验证,齐的团队首先靶向了基因组中的六种不同的部位,以提高水稻产量和抗病性。但是当这是成功的时候,球队没有停止那里。

“我想增加更多的目标,看看是否有任何限制,”齐解释说。“所以我们又增加了10个,试图瞄准16个位点,我们发现,在几乎所有水稻染色体上,我们有惊人的高效率,所有的站点都在一代中同时编辑。这甚至不一定代表上限,但它是一个植物中记录下来的最多的基因,它被记录为在一代Cas12a中被一次编辑过。”

齐说,该系统对精密育种和食品生产效率具有重大影响。“对于精确育种,您可以立即编辑的基因真的很重要,因为您可以瞄准几乎任何东西,真正量身定制产品。我们针对抗病性和产量,但您可以添加更多的特征,如氮气使用效率,气候弹性特征,如恒温耐受性等等。它真的是一个强大的系统。“

Qi目前正在做工作,以检查在目标站点需求更宽松的情况下,一次编辑更多基因的非目标效应。除了这些贡献外,本文还证明了Cas12a作为拟南芥模型中基因合成阻遏物的作用,作为基因组工程的另一种工具。

“您可以通过使用CRISPR作为切割工具来调节某些基因的激活或抑制某些基因,而是作为吸引活化剂或阻遏物诱导或抑制基因表达以对工程师所需的特征的结合工具。在这种情况下,Cas12a采用胶水,而不是剪刀。您使用灭活的CAS12a形式来灭活其他基因的表达。这是该行业和未来研究的伟大新工具。“

今后的工作将把这些工具从水稻和拟南芥中推广到各种植物和作物中。“这种技术有助于提高作物产量,并在不断变化的世界中持续地养活不断增长的人口,”齐说。“我很高兴继续扩大CRISPR技术的影响。”

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本文题为“通过CAS12A Orthologs和高度复杂的编辑系统扩展植物基因组工程的范围,”可以找到自然通信,DOI:10.1038/s41467-021-22330-w。

This work is funded by the Foundation for Food and Agriculture Research New Innovator Award (Award #593603), the National Science Foundation’s Plant Genome Research Program (Award #1758745), the Biotechnology Risk Assessment Grant Program from the U.S. Department of Agriculture (Award #2018-33522-28789), and Syngenta.

媒体联系人

萨曼莎瓦特
马里兰大学

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