朱健康院士：开发新型多路复用CRISPR/Cas9平台

　　

生物通报道  来自中国科学院上海植物逆境生物学研究中心、昆士兰大学的研究人员报告称，他们构建出了一个新型的多路复用CRISPR/Cas9平台，可用于在拟南芥中快速及有效地编辑多个基因。这一重要的研究成果发布在12月的《Plant Cell Reports》杂志上。

中国科学院上海植物逆境生物学研究中心主任朱健康（Jian-Kang Zhu）是这篇论文的通讯作者。朱教授是植物抗逆生物学领域世界级领军人物之一，其及其领导的实验室在植物抗旱、抗盐与耐低温方面的研究硕果累累，是世界植物学领域发表论文引用率最高的科学家之一。。是首批“****”入选者，现为美国普渡大学生物化学系和园艺及园林系杰出教授，2010年当选为美国国家科学院院士（延伸阅读：朱健康院士Cell Research发布表观遗传新发现）。

CRISPR/Cas系统广泛存在于细菌及古生菌中,是机体长期进化形成的RNA指导的降解入侵病毒或噬菌体DNA的适应性免疫系统。科学家们将Ⅱ型CRISPR/Cas系统改造成为了一个继锌指核酸酶ZFNs和TALENs后的新型高效定点编辑的新技术,具有突变效率高、制作简单、易操作及成本低的特点。其迅速在动物、植物和微生物功能研究和遗传改造中获得广泛地应用。但第一代的系统被设计只能一次靶向一个或两个基因位点。

在这篇新文章中研究人员称设计出了一种新型的多路复用CRISPR/Cas9系统，采用一种简单的三步克隆策略使得在拟南芥中一个双运载体内的6个sgRNA模块能够获得共表达。sgRNA模块的转录受到三种不同RNA聚合酶III依赖性启动子的控制。在拟南芥中，ABA受体PYL家族共有14个成员。研究人员通过在一个转化实验中靶向6个PYL家族成员基因测试了这一多路复用系统的效率。

他们从15个T1代植物中鉴别出了一个具有6种靶PYLs突变的株系。在T1代株系中6个独立靶PYL的诱变频率为13-93%。存在ABA的情况下，在T2代中鉴别确定包含了所有6个PYL基因突变的转基因株系萌芽率最高(37 %)。在这些发芽幼苗中，一半的分析植物(15/30)至少包含4个靶基因纯合子突变，两种植物(6.7 %)包含了5个靶PYLs纯合子突变，另一个靶PYL为双等位基因突变。研究人员在T3代中鉴别出了一些纯合子六基因突变体，并确定了它们与以往描述的三基因和六基因PYL突变体的特征。

作者们预计，应用这种多路复用CRISPR/Cas9平台将会强有力地推动对基因信号通路和家族的功能研究。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A multiplex CRISPR/Cas9 platform for fast and efficient editing of multiple genes in Arabidopsis.

The recently developed CRISPR/Cas9 system is a promising technology for targeted genome editing in a variety of species including plants. However, the first generation systems were designed to target one or two gene loci at a time. We designed a new multiplex CRISPR/Cas9 system that allows the co-expression of six sgRNA modules in one binary vector using a simple (three steps) cloning strategy in Arabidopsis. The transcription of the sgRNA modules is under the control of three different RNA Polymerase III-dependent promoters. We tested the efficiency of the new multiplex system by targeting six of the fourteen PYL families of ABA receptor genes in a single transformation experiment. One line with mutations in all six targeted PYLs was identified from 15 T1 plants. The mutagenesis frequency for the six individual PYL targets in the T1 lines ranged from 13 to 93 %……

作者简介：

朱健康

顶尖****/研究员，中科院上海植物逆境生物学研究中心主任、研究组长、博士生导师

1983-1987, 中国, 北京农业大学 土壤农业化学 获学士学位；1987-1990, 美国, 加州大学河滨分校 植物学 获硕士学位；1990-1993, 美国, 普度大学 植物生理学 获博士学位；1994.6 美国, 洛克菲勒大学 分子生物学 博士后；1995-1996, 美国, 奥本大学植物与微生物学系 助理教授；1996-1998, 美国, 亚利桑那大学植物科学系 助理教授；1999-2000, 美国, 亚利桑那大学植物科学系 副教授；2000-2003, 美国, 亚利桑那大学植物科学系 教授；2004-2006, 美国, 加州大学河滨分校植物学与植物科学系 特聘教授, 研究所所长；2007-2010, 美国, 加州大学河滨分校植物学与植物科学系 Jane Johnson讲座教授；2009.07-2011.06, 沙特, KAUST大学植物逆境基因组中心 主任；2010-至今, 美国, 普度大学生物化学与园艺及园林系 杰出教授；2011.7-至今，中科院上海生命科学研究院 研究员 顶尖****

研究方向： 1）渗透胁迫的感应和信号传导，2）低温胁迫的感应和信号传导，3）耐盐和耐氧化的机制，4）RNA介导的DNA甲基化，5）DNA去甲基化及其调控

获奖及荣誉： 2011年 入选中央“顶尖****”；2010年 入选美国科学院院士；2008年 被Thomson Reuters 评为1997-2007年度美国引用率最高的植物学科学家；2005年 获普度大学农学杰出校友奖；2004年 美国科学促进会会员；2003年 美国植物生物学家学会Charles Albert Shull奖；2002年 亚利桑那大学农业和生命科学学院年度科学家