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Nature Plants:一个用于作物改良的高效启动子编辑系统(电子科技大学)

已有 2380 次阅读 2023-4-19 23:43 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

An efficient CRISPR–Cas12a promoter editing system for crop improvement

第一作者Jianping Zhou

第一单位电子科技大学

通讯作者Yong Zhang


 ABSTRACT 

背景回顾Promoter editing represents an innovative approach to introduce quantitative trait variation (QTV) in crops. 


提出问题However, an efficient promoter editing system for QTV needs to be established. 


主要发现Here we develop a CRISPR–Cas12a promoter editing (CAPE) system that combines a promoter key-region estimating model and an efficient CRISPR–Cas12a-based multiplexed or singular editing system. 


结果1-GBSS1GS3CAPE is benchmarked in rice to produce QTV continuums for grain starch content and size by targeting OsGBSS1 and OsGS3, respectively. 


结果2-D18We then apply CAPE for promoter editing of OsD18, a gene encoding GA3ox in the gibberellin biosynthesis pathway. The resulting lines carry a QTV continuum of semidwarfismwithout significantly compromising grain measures. Field trials demonstrated that the OsD18 promoter editing lines have the same yield performance and antilodging phenotype as the Green Revolution OsSD1 mutants in different genetic backgrounds. Hence, promoter editing of OsD18 generates a quantitative Green Revolution trait. 


结论Together, we demonstrate a CAPE-based promoter editing and tuning pipeline for efficient production of useful QTV continuum in crops.


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 摘 要 

启动子编辑是往作物中引入数量性状变异的一个创新途径。但是,用于数量性状变异的高效启动子编辑系统仍然有待建立。本文中,作者开发了一套基于CRISPR–Cas12a的启动子编辑系统CAPE,该系统结合了一个启动子关键区域的预测模型以及一个基于CRISPR–Cas12a的高效单/多基因编辑系统。作者在水稻中成功利用CAPE系统分别靶向OsGBSS1OsGS3基因,各创制了一套籽粒淀粉含量和籽粒大小的连续数量性状变异集合。接着,作者利用CAPE系统靶向一个编码赤霉素生物合成途径中的关键基因OsD18的启动子,获得了一套不影响籽粒产量的半矮杆连续变异集合。田间试验显示,在不同遗传背景下,OsD18启动子编辑株系与绿色革命OsSD1突变体具有同样的产量和抗倒伏表型。因此,通过对OsD18基因的启动子编辑,产生了一个绿色革命数量性状。综上,作者构建了一个CAPE启动子编辑系统,为高效作物创制数量性状变异提供技术平台。




** 张 勇 **


个人简介:

1996-2000年,西南大学,学士;

2000-2003年,西南大学,硕士;

2003-2006年,南开大学,博士;

2006-2008年,电子科技大学,讲师;

2008-2015年, 电子科技大学,副教授;

2015年-至今,电子科技大学,教授。


研究方向:植物基因组编辑及合成生物学。 


doi: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01384-2


Journal: Nature Plants

Published date: April 06, 2023


Cite:
Jianping Zhou, Guanqing Liu, Yuxin Zhao, Rui Zhang, Xu Tang, Ling Li, Xinyu Jia, Yachong Guo, Yuechao Wu, Yangshuo Han, Yu Bao, Yao He, Qinqin Han, Han Yang, Xuelian Zheng, Yiping Qi, Tao Zhang, Yong Zhang. An efficient CRISPR–Cas12a promoter editing system for crop improvement. Nature Plants, 2023, 9: 588–604. DOI: 10.1038/s41477-023-01384-2



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