Multiplex knockout of trichome-regulating MYB duplicates in hybrid poplar using a single gRNA

第一作者：W Patrick Bewg

第一单位：美国佐治亚大学

通讯作者：Chung-Jui Tsai

 Abstarct 

背景回顾：As the focus for CRISPR-edited plants moves from proof-of-concept to real-world applications, precise gene manipulation will increasingly require concurrent multiplex editing for polygenic traits. 

随着植物CRISPR编辑的关注点从概念性验证转变到实际性应用，越来越需要对多基因性状的多个基因同时进行精确编辑。

提出问题：A common approach for editing across multiple sites is to design one gRNA per target; however, this complicates construct assembly and increases the possibility of off-target mutations. 

一个常用的多靶点编辑方法是为每个靶点设计一个gRNA；然而，这会使得编辑载体的结构组装十分复杂，并且会增加脱靶的可能性。

主要研究：In this study, we utilized one gRNA to target MYB186, a known positive trichome regulator, as well as its paralogs MYB138 and MYB38 at a consensus site for mutagenesis in hybrid poplar (Populus tremula × P. alba INRA 717-1B4). Unexpected duplications of MYB186 and MYB138 resulted in eight alleles for the three targeted genes in the hybrid poplar. 

本文中，作者通过一个gRNA去靶向‘717’杂交杨表皮毛状体正向调控子MYB186基因及其同源基因MYB138和MYB38的一个共有位点，进行靶向突变。‘717’杂交杨MYB186和MYB138基因的重复导致这三个目标基因存在八个等位基因。

结果：Deep sequencing and PCR analyses confirmed editing across all eight targets in nearly all of the resultant glabrous mutants, ranging from small indels to large genomic dropouts, with no off-target activity detected at four potential sites. 

深度测序和PCR实验表明，几乎所有的无毛突变体植株在八个靶点上都成功被编辑，从片段的插入或缺失到大片段的基因组缺失；另外，在四个可能脱靶的位点上并未检测到编辑情况。

结论1：This highlights the effectiveness of a single gRNA targeting conserved exonic regions for multiplex editing. 

本文的研究表明针对保守外显子区域设计的单一gRNA能够进行有效多重编辑。

结论2：Additionally, cuticular wax and whole-leaf analyses showed a complete absence of triterpenes in the trichomeless mutants, hinting at a previously undescribed role for the non-glandular trichomes of poplar.

此外，角质层蜡和全叶分析显示，无毛突变体中完全没有三萜类物质，这暗示了杨树非腺毛的一个新的作用。

p.s. 植物毛状体来源于表皮细胞的延伸,是表皮细胞的特有结构。植物毛状体可分为腺毛和非腺毛，腺毛是具有分泌作用的毛状体，也是大量次生代谢产物的合成、储存以及释放的场所。

** Chung-Jui Tsai **

doi: https://doi.org/10.1093/plphys/kiac128

Journal: Plant Physiology

Published date: March 17, 2022