大米PSBS1多重复合的CRISPR-Cas9突变发生的非编码序列,用于无转基因的过度表达

科学领域:

• 植物生物学 植物生物学
• 分子遗传学 分子遗传学
• 农业科学 农业科学

背景情况:

• 基因编辑CRISPR-Cas9是一种强大的作物改进工具.
• 生成本地过度表达 (OX) 的等位基因加速了农业学上的收益.
• 了解非编码序列编辑对于精确的基因功能调制至关重要.

研究的目的:

• 探索CRISPR-Cas9在米中产生本地过度表达等位基因的能力.
• 研究编辑的非编码序列对基因表达和蛋白质丰富性的影响.
• 提高非光化学火 (NPQ) 能力和水使用效率.

主要方法:

• 多重复合的CRISPR-Cas9突变发生,针对米PSBS1基因上游的非编码序列.
• 高通量选管道,以隔离具有不同NPQ容量的基因编辑等位基因.
• 对遗传变异的分析,包括indels和结构变异,以及它们与表型的相关性.

主要成果:

• 成功生成了120个基因编辑的米基因,从淘汰到过度表达.
• 通过过度表达,通过过度表达实现了OsPsbS1蛋白质丰度的2-3倍增加,与转基因相似.
• 证明了5'UTR内置和反转分别驱动淘汰赛/淘汰赛和过度表达.
• 诱导了252kb的重复/反转,展示了CRISPR-Cas9在最小的目标外影响下进行大型基因组改变的潜力.

结论:

• CRISPR-Cas9可以有效地产生本地过度表达等位基因,增强植物特征,如NPQ和用水效率.
• 非编码序列编辑,特别是在5'UTR中,是精确基因功能调节的可行策略.
• 这项研究推进了对超形态等位基因的基因编辑和非转基因作物改进,特别是在大米中.