Efficient Multiplex Genome Editing Induces Precise, and Self-Ligated Type Mutations in Tomato Plants.
Efficient Multiplex Genome Editing Induces Precise, and Self-Ligated Type Mutations in Tomato Plants.
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DOI：
10.3389/fpls.2018.00916
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发表时间：
2018
影响因子：
5.6
通讯作者：
Osakabe K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hashimoto R;Ueta R;Abe C;Osakabe Y;Osakabe K
已经在CRISPR/Cas9（成簇的规则间隔短回文重复序列/CRISPR相关蛋白9）系统中开发了多种用于多向导RNA（gRNA）的表达系统，以在植物中诱导多基因修饰。在这里，我们使用由具有多种gRNA表达组合的各种Cas9表达启动子组成的多重CRISPR/Cas9载体评估了番茄基因组中的突变效率。在用这些载体诱导的转基因番茄愈伤组织中，突变模式根据用于表达Cas9的启动子而变化。通过使用番茄延伸因子-1 α（SlEF 1 α）启动子驱动Cas9，在番茄基因组中检测到高效的各种类型的突变的发生。此外，序列分析表明，使用具有SlEF 1 α启动子的多重系统的大多数突变对应于CRISPR/Cas9的两个靶位点自连接产生的缺失的特定突变模式，具有低镶嵌突变。这些结果表明，优化CRISPR/Cas9介导的突变中使用的Cas9表达启动子改善了多重基因组编辑，并且可以有效地用于精确地破坏番茄基因组中的功能结构域。
Several expression systems for multiple guide RNA (gRNAs) have been developed in the CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR associated protein 9) system to induce multiple-gene modifications in plants. Here, we evaluated mutation efficiencies in the tomato genome using multiplex CRISPR/Cas9 vectors consisting of various Cas9 expression promoters with multiple gRNA expression combinations. In transgenic tomato calli induced with these vectors, mutation patterns varied depending on the promoters used to express Cas9. By using the tomato ELONGATION FACTOR-1α (SlEF1α) promoter to drive Cas9, occurrence of various types of mutations with high efficiency was detected in the tomato genome. Furthermore, sequence analysis showed that the majority of mutations using the multiplex system with the SlEF1α promoter corresponded to specific mutation pattern of deletions produced by self-ligation at two target sites of CRISPR/Cas9 with low mosaic mutations. These results suggest that optimizing the Cas9 expression promoter used in CRISPR/Cas9-mediated mutation improves multiplex genome editing, and could be used effectively to disrupt functional domains precisely in the tomato genome.
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