研究改进多重诱变以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植物。

VIB-UGent植物系统生物学中心的研究人员改进了多重诱变，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实验的规模不断扩大，不仅体现在通过精确基因组编辑产生的突变体数量上，还体现在可以同时突变的基因数量上。VIB-UGent植物系统生物学中心的ThomasJacobs实验室已经开发出可以一次系统地突变数十、数百甚至数千个基因的筛选方法。

目标是提高可遗传种系突变的效率，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表达的启动子和引导蛋白质进入细胞核的核定位信号(NLS)。通过对数千株拟南芥植物进行基因分型，他们发现使用RPS5A启动子表达Cas9可获得最高的突变率，而用双NLS连接Cas9蛋白是产生种系突变的最有效配置。

将这两个元素结合起来可产生最高的多重编辑效率，99%的植物至少含有一种敲除突变，超过80%的植物含有4至7个突变。

“这代表了植物遗传学领域的重大进步，并为专注于复杂基因工程的研究人员提供了可靠而有效的工具。我发现特别有趣的是NLS的效果。我敢说它的效果比促进剂更强，”VIB-UGent植物系统生物学中心组长ThomasJacobs博士说

该研究中实现的优化显着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。用数字表示：使用他们之前的载体，寻找20个基因的所有双敲除的CRISPR筛选估计需要大约18,000株植物。使用新载体，大约需要3,000株植物。

“这些优化将有助于在拟南芥种系中产生更高阶的敲除，并且可能也适用于其他CRISPR系统，”WardDeveltere博士说。学生和报告的主要作者。