提高植物基因组编辑的实验效率

　　

CRISPR/Cas9仍然是在植物基因组中产生突变的最强大的工具。研究各种突变组合大大增加了实验装置的规模，需要更多的空间来种植大量的植物。来自VIB-UGent植物系统生物学中心的研究人员改进了多重诱变，从而降低了大规模基因组编辑项目的复杂性和成本。他们的研究结果发表在《植物杂志》上。

CRISPR/Cas实验的规模在不断扩大，这不仅体现在通过精确的基因组编辑产生的突变数量上，也体现在可以同时突变的基因数量上。来自VIB-UGent植物系统生物学中心的Thomas Jacobs实验室已经开发出一种筛选方法，可以一次系统地使数十、数百甚至数千个基因发生突变。其目标是提高可遗传生殖系突变的效率，并最终降低大规模基因组编辑项目的复杂性和成本。

为了实现这一目标，该团队专注于CRISPR/Cas9载体设计的两个关键方面:驱动Cas9表达的启动子，以及引导蛋白质进入细胞核的核定位信号(NLS)。通过对成千上万的拟南芥植物进行基因分型，他们发现使用RPS5A启动子表达Cas9导致最高的突变率，而将Cas9蛋白与双部NLS结合是产生种系突变的最有效配置。将这两种元素结合起来，可以产生最高的多重编辑效率，99%的植物至少含有一个敲除突变，超过80%的植物含有4到7个突变。

“这代表了植物遗传学领域的重大进展，为关注复杂基因工程的研究人员提供了可靠和有效的工具。我觉得特别有趣的是NLS的影响。我敢说它比促销员的效果更强。” Thomas Jacobs博士说。

研究中实现的优化显著降低了植物科学中大规模基因组编辑项目的复杂性和成本。用数字来表示:用他们之前的载体，一个寻找所有20个基因双敲除的CRISPR筛选估计需要大约18000个植物种群。有了新的载体，大约需要3000株植物。

“这些优化将有助于在拟南芥种系中产生高阶敲除，也可能适用于其他CRISPR系统”。 Ward Develtere说。