科技日報記者 吳純新 通訊員 蔣朝常 余博
12月8日，記者從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院棉花遺傳改良團隊金雙俠教授的一項最新科研成果，日前在《基因組生物學(xué)》雜志在線發(fā)表。
這項研究展示了來自5個亞型的7個Cas13同源物的完整編輯譜系，全面評估了這些編輯工具的效率，特征以及脫靶效應(yīng)。利用7種CRISPR/Cas13實現(xiàn)內(nèi)源mRNA的靶向降解及外源病毒的靶向干擾，創(chuàng)制一系列弱突變體及抗性種質(zhì)資源。
作為RNA特異性靶向工具，CRISPR/Cas13技術(shù)提供了一種強大而有效的方法，這種精度對于揭示多種類型RNA在植物生長發(fā)育過程中的作用，如發(fā)育、應(yīng)激反應(yīng)等至關(guān)重要，這為植物功能研究和作物改良提供了新的技術(shù)手段。
據(jù)介紹，與CRISPR/Cas9介導(dǎo)的GhCLA和GhPGF基因敲除的突變體表現(xiàn)出的完全白化或腺體消失的表型相比，CRISPR/Cas13介導(dǎo)的敲低材料表現(xiàn)出不同程度的葉綠素含量下降或腺體數(shù)量減少，這一結(jié)果表明，CRISPR/Cas13是創(chuàng)制植物弱突變體材料的有力工具。
研究團隊進一步評估了GhCas13x.1和GhCas13y.1利用雙靶標(biāo)同時敲低兩個內(nèi)源轉(zhuǎn)錄本的效率，結(jié)果顯示這兩個編輯器對GhCLA和GhPGF基因的平均編輯效率最高均可達50%。但兩個靶標(biāo)基因在表達水平上始終一高一低，推測可能是兩個靶標(biāo)競爭性結(jié)合有限的Cas13蛋白所引起的編輯差異。這一結(jié)果證實了GhCas13編輯器針對多個轉(zhuǎn)錄本進行多重靶向敲低的可行性。
對上述7種GhCas13編輯器的特異性及其潛在脫靶效應(yīng)的評估結(jié)果表明，未觀察到Cas13的旁切活性可能引起mRNA水平整體下調(diào)。預(yù)測高脫靶非目標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄水平變化并不明顯，所觀察到下調(diào)DEGs并非由于傳統(tǒng)的脫靶效應(yīng)導(dǎo)致。
其中，很大一部分下調(diào)DEGs的產(chǎn)生原因可能是靶標(biāo)轉(zhuǎn)錄本的定向下調(diào)或植物響應(yīng)外部刺激的防御反應(yīng)。剩下數(shù)量有限的DEGs可能是背景噪聲。相較于廣泛的棉花基因組，剩下的這些DEGs幾乎可以忽略不計。
因此，該研究團隊認(rèn)為CRISPR/Cas13是一種精確可靠的轉(zhuǎn)錄組靶向敲低工具，具有較高的編輯效率和可忽略不計的脫靶效應(yīng)。
（受訪單位供圖）
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